树形大分子与药物及生物分子相互作用的小角散射研究

The unique structural property makes dendrimers promising candidates in drug delivery applications. However,their structural property in solution and interactions with drug molecules and bio-molecules remain largely unknown and need to be addressed. Small angle scattering(SAS),including small angle neutron scattering (SANS) and small angle X-ray scattering(SAXS),which can provide direct structural information on macromolecules in solutions, is very suitable for related researches. We have successfully applied SAS technique to investigate PAMAM dendrimers in aqueous solutions. And some important structural properties of the dendrimers, including the internal cavities, the shape and size,the binding behavior with surfactant SDS,have been characterized. Therefore, the proposed project will further investigate the aggregations structures and the interactions of PAMAM dendrimers with small drug molecules, bio-surfactant and protein molecules under different solution conditions. The results will help us in understanding the mechanism of the interaction of dendrimers with drug and bio-molecules, therefore may help in the application of dendrimers as drug delivery system.

树形大分子结构性质独特，是新型纳米载药体系研发的关注重点之一。而其在水溶液中结构性质、与药物分子及生物分子的相互作用和结合状态等基础和关键问题，承待深入研究。小角散射方法（SAS），包括小角中子散射（SANS）和小角X射线散射（SAXS），是相关研究的绝佳手段，能够直接测量分析大分子或聚集体在溶液中的纳米尺度结构。此前，我们已利用SAS方法成功测得聚酰胺-胺（PAMAM）树形大分子的重要结构信息，如内部空隙、形状大小及其受pH值的影响、与表面活性剂分子SDS的不同结合行为等。本项目将在此基础上，充分利用当前国内外先进中子源和同步辐射装置上SAS设备条件，进一步研究PAMAM树形大分子与若干药物小分子、双亲性分子、蛋白质分子等的结合状态与相互作用，并分析其随溶液酸碱度、温度等环境条件的变化等。旨在探索基于树形大分子纳米药物载体的结构基础和作用机理，为其应用开发提供指导。

树形大分子在药物传递和基因转染等生物医药应用方面具有很好的前景。树形大分子与小分子或生物分子在溶液中的相互作用值得深入研究。我们主要利用小角中子散射和小角X射线散射实验技术的优势特点，研究分析PAMAM树形大分子的结构性质及其与小分子和生物分子的结合形态。通过深入分析小角散射数据，得出PAMAM商业产品中的二聚体杂质含量可达约１２％，如此高的二聚体含量应该引起研究开发者的关注。测量分析了不同摩尔比、浓度、ｐＨ等条件下树形大分子与胆酸钠小分子在溶液中的聚集状态，发现胆酸钠分子与树形大分子存在较强的相互作用，相互作用形式包括树形大分子内部装载胆酸，改变胆酸自组装行为等。观测到树形大分子表面修饰后与核酸分子相互作用明显的改变，这为树形大分子基因转染材料的研发带来了启示。总之，本课题结果为PAMAM树形大分子的生物医药应用提供了理论基础参考。