肿瘤是一种基因调控异常引起的疾病,由多种肿瘤相关基因共同控制。基因干扰(RNAi)作为肿瘤基因治疗的一种,由于高效性和特异性成为近年来的研究热点。通过基因干扰作用靶向端粒酶逆转录酶基因抑制端粒酶活性可以实现抗癌目的。有效的基因递送是目前基因治疗最大的挑战。阳离子改性的金纳米棒(AuNRs)是一种非常有潜力的基因递送载体,通过静电结合的方式装载带负电的基因,同时借助金纳米棒的表面等离子局域共振效应实现高效的基因转染。定域药物递送体系能够最大限度地保持药物活性,实现可控的药物释放,避免全身循环造成的药物浪费和全身毒性。因此,将定域药物递送体系与基因治疗结合用于基因传输,既可以减少基因损失,提高基因局部药剂量,又可以实现基因的可控释放。铬掺杂镓酸锌材料(ZnGa2O4:Cr,ZGOC)是一种性能优异的镓酸盐基质发光材料,具有高强度的600-800nm近红外区域发光,同时它能够被可见光激发,可以利用常见的LED作为光源。本论文设计了一种基于铬掺杂镓酸锌纳米纤维和金纳米棒的复合材料,用于定域基因传输,同时实现基因在LED光照下的光响应性释放。主要工作和创新成果如下:1.采用溶胶凝胶-静电纺丝技术制备了铬掺杂镓酸锌纳米纤维。通过对助纺剂PVP用量、溶剂成分、离子浓度、外加电场大小和给胶速度等各种影响因素的探索,确定了铬掺杂镓酸锌纳米纤维的制备工艺。获得的纳米纤维结晶性好,无杂相,形貌连续,尺寸均一,直径约为100nm,同时该纳米纤维可以被紫外光或者可见光激发,发射600-800nm的近红外光,在700nm左右有两个尖锐的发射峰。烧结温度和铬离子掺杂量会影响该纳米纤维的光致发光性能:烧结温度越高,发光强度越好;铬掺杂量提高,发光强度先变强后变弱,当掺杂量为0.5%时,发光强度最高。2.通过银离子辅助种子生长法实现了金纳米棒的可控制备,获得的金纳米棒具有良好的分散性和水溶性。选用最大共振吸收峰为700 nm的金纳米棒进行表面修饰和基因装载:首先采用层层包覆的方式对金纳米棒先后进行PSS和PEI改性,获得表面正电荷密度较高的金纳米棒(Au-PEI);接着通过静电吸附作用成功装载了带负电的小干扰基因(siRNA)。另外,通过琼脂糖凝胶电泳实验证明了 Au-PEI具有良好的基因装载性能、释放性能和保护性能。3.构建了一种具有LED光响应性的复合纤维基因载体Au-PEI/siRNA@ZGOC,用于肝癌细胞的定域基因传输。通过静电吸附作用,将装载干扰基因的金纳米棒复合到铬掺杂镓酸锌纳米纤维表面,获得复合纤维基因载体,并确定了金纳米棒和纤维的复合比例。之后,一系列生物学实验证明了,该复合纤维基因递送载体具有较高的基因递送效率和优异的抗肿瘤性能,基因沉默效率从40%提高到65%。LED光照促进复合纤维实现基因干扰的机理是:LED光照复合纤维在肿瘤局部产生的温和光热效应促进了基因干扰——(ⅰ)促进了携带基因的金纳米棒从纤维上脱附;(ⅱ)增强细胞膜的流动性,促进了细胞对金纳米棒的摄取;(ⅲ)促进了 siRNA有效的内体逃逸。这三个作用都提高了 siRNA在细胞质中积累,从而提高了 RNAi效果。