基于小分子聚乙烯亚胺水环境下二次压缩的聚阳离子载体用于外周神经损伤治疗

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外周神经损伤是一类临床常见的导致病人运动和感知机能下降的疾病,轻伤或重伤术后患者需依靠蛋白类神经生长因子帮助神经修复和再生。但疗效突出的血管内皮生长因子(VEGF)体内半衰期短,导致频繁注射给药、病人顺应性差且价格不菲,急需改进药物剂型。新型的基因治疗手段能将血管内皮生长因子质粒DNA(VEGF p DNA)递送进入受损部位细胞,使局部细胞自身表达VEGF,滋养受损神经。但一般聚阳离子核酸输送载体的广泛运用受限于其毒副作用、相对病毒载体较低的转染效率、较差的血清稳定性和相对繁琐的制备工艺。因此,本课题在可降解化学键交联较小分子量聚阳离子聚合物的基础上,设计具有整体性空间结构的核酸输送系统,代替结构复杂、不易制备的脂质或高分子疏水层,提高核酸输送效率、改善血清稳定性。在水中,带正电荷的分支状聚乙烯亚胺1.8 k Da(b PEI 1.8 k Da)首先通过静电力凝聚负电性的核酸分子,压缩形成表面带正电的纳米颗粒。随后通过水溶性交联剂戊二醛(GA)与纳米颗粒外层PEI的氨基(-NH2)形成弱碱稳定、弱酸降解的亚胺键(-N=C-),交联纳米颗粒表面的多个PEI分子,使整个纳米颗粒具有整体的外层结构。因此,交联后的外层PEI衍生物能从空间结构上限制内部核酸分子的泄露,即:在-N=C-未降解前起到第二次压缩的作用。该二次压缩核酸输送体系被用于递送血管内皮生长因子质粒DNA(VEGF p DNA),通过基因治疗的手段帮助受损外周神经修复,解决VEGF体内半衰期短、需高频注射的问题。在探索交联剂用量、反应温度、反应时间、交联程度等主要因素后,制备得到了粒径200 nm左右、Zeta电位20 m V左右具有凝聚压缩VEGF p DNA能力的核酸输送体系(GPEI)。通过红外光谱、氢核磁共振谱和凝胶渗透色谱分析所制备GPEI表面的聚阳离子层近似物,验证了所构建化学键的可行性与确切性。血清稳定性实验证明了在胎牛血清(FBS)环境中暴露48 h后,该体系仍保持稳定。体外细胞学实验表明该复合物(polyplex)纳米颗粒能被细胞内吞,且相较于“金标准”(PEI 25 k Da-p DNA,w/w=2/1)polyplex毒性更小、转染神经损伤相关细胞能力更强。随后在SD大鼠“坐骨神经夹伤”模型的研究中,局部注射该polyplex能上调受损部位VEGF水平、促进微血管新生、缓解坐骨神经损伤后的一系列不良症状。
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