基于天然多糖的还原响应性基因载体的制备及表征文献综述

 2022-12-25 12:26:46

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

  1. 研究背景及意义

目前，许多刺激响应性纳米级药物已被报道，包括温度、氧化还原、酸碱度和酶等[1-5]。氧化还原响应性药物载体（Redox-responsive drug delivery）在递送基因药物方面取得较大进展[6]。氧化还原性化学键如二硫键[7]，响应区域高浓度的谷胱甘肽（glutathione, GSH）并断裂，药物载体解聚，释放内包药物。氧化还原响应性药物载体目前应用于多种疾病的研究，但主要出现于肿瘤治疗的领域。Janping Zou课题组[8]以紫杉醇为核心，以二硫键为连结臂，连接聚乙烯（polyethyleneimine，PEI）和长链脂肪醇，长链脂肪醇通过疏水作用力与紫杉醇作用形成核心，外围是PEI分子；由于PEI分子带正电，可结合带负电的siRNA，构建出了siRNA/化学药物的协同给药体系，最后通过巯基透明质酸压缩和屏蔽正电荷，形成给药体系。Daquan Chen[9]课题组以亚二硫基三乙酸作为连接臂，将疏水药物姜黄素和透明质酸-GA连接在一起，通过疏水作用力形成了外表亲水，内核疏水的纳米级药物，在遇到高GSH的条件下，释放姜黄素药物，达到抗肿瘤的目的。Ruosen Xie课题组[10]通过将金刚烷插入环糊精环内，通过物理作用达到交联，提高载体稳定性，尤其提高了正电性材料对血清的稳定性。Zhongwei Gu课题组[11]将siRNA与PEI先络合成纳米粒，再将透明质酸先修饰胱胺，后用DTT将胱胺侧链的二硫键还原暴露巯基，暴露的巯基与巯基丙酸氧化成二硫键形成二硫键修饰的透明质酸，最后将其覆盖在siRNA/PEI屏蔽PEI的正电。Tatiana K. Bronich课题组[12]利用聚（环氧乙烷）-b-聚（甲基丙烯酸）载入多柔比星后，与钙离子相互作用形成纳米胶束；然后作者用EDC活化了聚合分子的羧基后，加入胱胺进行交联，最后利用EDTA将体系中钙离子置换出来，构建出纳米胶束。Xin Chen课题组[13]通过将透明质酸和聚乙醇交联并载入化疗药物，后引入胱胺进行交联，形成遇谷胱甘肽响应释药的纳米凝胶。David Oupicky课题组[14]以巯基葡聚糖构成外围骨架，内部包载多柔比星，外壳的巯基氧化交联形成二硫键形成纳米粒，最后在外壳上涂层CXCR4靶向趋化因子，达到抑制肿瘤的目的。Daniela Pappalardo课题组[15] 通过1-丙交酯和3-甲基-6-（三苯甲硫基甲基）-1,4-二恶烷-2,5-二酮（带有三苯甲基 - 硫醇侧基的单体）的开环共聚合制备官能化的聚（丙交酯），然后将三苯甲基硫醇的后聚合改性为吡啶基二硫化物基团。由通过二硫键连接的PLA和PEG嵌段组成的聚合物网络通过官能化的PLA和在两端具有硫醇基团的遥爪PEG（HS-PEG-SH）在DMF中的二硫化物交换反应来制备。当对水透析时，它们组装成可分散的纳米颗粒，具有疏水核和亲水壳的花状结构，其尺寸在167-300nm范围内，适合于药物递送。

siRNA具有体内易降解的性质，难以运用到临床。目前，包载RNA的技术很广泛，比较经典的办法是利用聚乙烯亚胺（polyethyleneimine，PEI）、鱼精蛋白（protamine）等材料的正电性络合基因，防止基因在体内环境破坏。但是正电性的材料具有较高毒性；并且体内负电物质较多，会与带正电的材料竞争RNA，导致药物泄露。本课题将采用天然多糖为骨架，屏蔽PEI的正电，减弱毒性，并达到减少药物泄露的目的。为了让siRNA递送至肿瘤区域，本课题利用肿瘤微环境中高浓度谷胱甘肽（glutathione, GSH）的特点，设计了以二硫键作为连接臂，连接PEI和多糖，当材料遇到高GSH后，二硫键会响应断键，释放siRNA。

  1. 拟解决问题

1.通过天然高分子多糖（葡聚糖、透明质酸）合成亚二硫基乙二酸或胱胺侧链修饰的衍生化材料并表征。

2.亚二硫基乙二酸或胱胺侧链修饰的多糖与PEI反应合成最终的基因载体并表征。

3.合成不同接枝率的多糖材料，并通过核磁共振波谱以及元素分析等手段表征材料的嫁接率。

4.通过稳定性和药物释放等考察，调整两种天然高分子、二硫键连接臂和聚乙烯亚胺比例，保证材料既有一定的水溶性又有一定荷载基因的能力。

  1. 研究手段

1.化学合成：选用两种天然高分子多糖，葡聚糖和透明质酸。在葡聚糖或透明质酸上通过酯化反应或酰胺化反应修饰上亚二硫基乙二酸或胱胺形成侧链，最后再通过成酰胺反应将PEI连接到侧链上形成最终的衍生化多糖材料，利用核磁共振波谱以及元素分析等手段表征材料结构的正确性与含氮量。

2.处方筛选：将合成的多糖材料与siRNA选择不同的氮磷比通过静电结合形成复合物，考察该材料荷载siRNA的能力

3.性质表征：利用激光粒度分析仪测定上述不同氮磷比所对应处方形成复合物的粒径，进一步筛选合适的处方。

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