pH敏感型聚阳离子的不对称叔胺结构对siRNA递送的影响

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癌症是全人类共同关注的世界性难题,由于小干扰RNA(si RNA)在医学领域有众多优势,尤其是在癌症治疗中展现出了极大的应用前景。近些年来,一些核酸类药物被开发并应用于临床试验。但是,si RNA的有效递送离不开高效的基因载体,由于阳离子聚合物具有良好的生物相容性以及可以被灵活修饰以应对复杂的肿瘤微环境等优势而成为众多非病毒载体中的佼佼者,在基因治疗的领域得到了飞速发展。基于pH敏感两亲性嵌段聚合物具有强大的可修饰性和功能性,在si RNA的递送方面展现出了优越的性能。尤其是叔胺结构不仅可以绑定基因,而且还可以作为pH敏感疏水段提高基因的逃逸能力。然而pH敏感载体与si RNA递送构效关系仍不明朗,目前的研究大部分集中在对称叔胺结构对si RNA递送的影响,然而鲜有对叔胺不对称结构对si RNA递送的影响的研究。因此,本文基于提高si RNA的递送效率的目的,以构建pH敏感两亲性嵌段聚合物叔胺不对称结构为主线,我们采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方法,研究了不对称叔胺结构对si RNA递送的影响。本论文中,设计了一系列在叔胺基团上具有不对称烷基取代基的pH敏感型单体甲基丙烯酸N-甲基-N-烷基氨基乙基酯(Ms MA,烷基=甲基,s=M;烷基=乙基,s=E;烷基=丙基,s=P;烷基=丁基,s=B;烷基=戊基,s=A)。基于这些新型pH敏感型单体,通过RAFT聚合方法逐步以甲基丙烯酸氨基乙酯(AMA)和Ms MA作为单体,合成了五种pH敏感两亲性三嵌段聚合物(PAMA-PMs MA-PEG)。并表征了这些聚阳离子和自组装纳米粒子的性质,包括分子结构、质子缓冲能力、pH敏感性、粒径、Zeta电位和微观结构等,我们发现随着疏水段叔胺上不对称烷基取代基链长的增加,单体和聚阳离子的质子缓冲区间逐渐变窄。并且,利用一系列体外实验例如细胞毒性、细胞转染、细胞胞吞和细胞凋亡实验评估了阳离子聚合物的si RNA递送效率。结果表明聚(甲基丙烯酸氨基乙酯)-嵌段-聚(甲基丙烯酸N-甲基-N-乙基氨基乙基酯)-嵌段-聚(甲基丙烯酸聚乙二醇酯)(PAMA-PMEMA-PEG)展现出了最佳的荧光素酶抑制表达效率,并且没有明显的毒副作用。我们通过以上一系列的物化和生物表征筛选出了si RNA转染效率最高的材料,PAMA-PMEMA-PEG/si RNA可以在较低的质量比(w/w=10)下达到80%的基因沉默效率。同时展现出了较高的细胞胞吞效率和内涵体逃逸能力,并且能够成功诱导肿瘤细胞凋亡,这意味着这种pH敏感两亲性嵌段聚合物具有潜在的体内抗肿瘤活性,在肿瘤的治疗方面具有潜在的应用前景。另外,pH敏感两亲性嵌段聚合物的成功合成也为构建高效基因载体提供了开发性指导。
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