论文摘要
聚乙烯亚胺（PEI）作为最典型的阳离子聚合物之一，目前已经广泛用作基因转染的载体，但其细胞毒性大，血液相容性差等缺点严重制约了其进一步的应用。两性离子化合物具有超亲水性，因此利用两性离子化合物修饰后的材料具有很强的抵抗非特异性蛋白吸附的能力及优异的抗凝血性能。本论文结合两性离子化合物良好的生物相容性等优势，设计并合成了以两性离子化合物改性的多种PEI衍生物。重点考察了这些PEI衍生物作为基因载体时在水溶液中与质粒DNA（pDNA）之间的相互作用、纳米复合物的形成、载体的生物相容性、细胞毒性及复合物在体外的转染性能等。本论文的研究内容主要分为以下几个方面：（1）采用传统自由基聚合的方法，以2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱（MPC）和PEI25KDa为原料合成了基因载体PEI-PMPC；采用可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）方法合成小分子量的磺酸甜菜碱聚合物（PDMMAPS），然后将其用以修饰PEI25KDa，制备了基因载体PEI-g-PDMMAPS。通过1H NMR对合成载体的结构进行表征；使用凝胶电泳仪考察载体与pDNA的结合能力；采用动态光散射（DLS）和Zata电位仪考察载体与pDNA形成的复合物的粒径和电位。蛋白吸附实验表明采用两性离子聚合物修饰后的载体抵御蛋白吸附的能力增强；MTT细胞毒性实验表明，与未修饰的PEI25K相比，PEI-PMPC、PEI-g-PDMMAPS载体材料的细胞毒性明显降低；体外转染实验证实所合成的新型聚合物作为载体时在有血清条件下的转染效率亦得到了增加。（2）通过含碳碳双键的磺酸甜菜碱化合物（DMAAPS）与PEI的Michael加成反应合成了三种小分子甜菜碱修饰的PEI衍生物PEI-DMAAPS，并采用1H NMR对聚合物结构进行表征。采用凝胶电泳仪考察聚合物PEI-DMAAPS与pDNA的结合能力，结果表明其结合能力优于未经修饰的PEI25KDa。DLS和Zata电位测试结果表明PEI-DMAAPS与pDNA络合后形成的复合物的粒径在200400nm范围内。溶血实验表明PEI-DMAAPS基因载体几乎没有溶血效应。蛋白吸附实验结果表明，PEI-DMAAPS的蛋白吸附值仅为未经修饰的PEI25KDa的1/2。MTT测试证实PEI-DMAAPS在人宫颈癌细胞（Hela）和人肝癌细胞（HepG2）中的细胞毒性远低于PEI25KDa。体外转染实验表明PEI-DMAAPS23%、PEI-DMAAPS55%作为载体能够有效地介导基因转染，两者作为载体时在有无血清的条件下转染效率均远高于PEI25KDa作为载体时的效率，N/P=60时的转染效率最高。（3）以小分子羧基甜菜碱单体CBAA为交联剂，与小分子量PEI1800反应合成新型的基因载体PEI-CBAA2.8和PEI-CBAA4.5，并通过1H NMR对载体结构进行了表征。凝胶电泳实验表明，PEI-CBAA2.8、PEI-CBAA4.5聚合物都能与pDNA结合，且结合能力要强于未经修饰的PEI1800，甚至达到PEI25KDa的水平。DLS和Zata电位测试结果表明PEI-CBAA与pDNA形成的复合物的粒径在260500nm范围内，具有较高的表面正电荷。MTT实验表明PEI-CBAA聚合物在Hela细胞和HepG2细胞中基本没有细胞毒性。体外转染实验表明，PEI-CBAA2.8、PEI-CBAA4.5能够有效地介导基因转染。两者作为载体时在Hela和HepG2细胞中的转染效率达到甚至高于PEI25KDa作为载体时的转染效率，并且随着质量比的增加，转染效率有所提升。综上所述，本研究中合成的基于PEI与两性离子化合物的多种基因载体体系，在具有良好的生物相容性、较低细胞毒性的同时能够保持高的转染效率，尤其是在有血清条件下的转染效率明显改善，因此可望成为高效安全的新型基因载体。
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