超分子静电自组装制备基因介入支架涂层材料的研究

本项目以具有良好抗组织增生功能的血管和非血管介入医用支架涂层材料为背景，采用超分子静电自组装技术和基因技术相结合，构建基因DNA分子和配体增强聚阳离子的层-层交替涂层。通过对配体增强聚阳离子分子结构设计及静电自组装条件的调控，研究基因DNA分子-配体增强聚阳离子层状组装结构对基因传递转染活性的影响，探索制备可直接作用于医用植入体表面贴壁细胞的新型固相高转染性基因涂层材料，为采用基因转染技术根本解决介入支架植入的良性和恶性组织增生寻求切实可行的途径。

基因治疗对于根治遗传性疾病和癌症等有很好的前景，但目前主要技术难点在于基因的传递系统。聚阳离子是一种重要的基因载体，它必须多功能化并且低毒可降解。我们的策略是设计多种功能化的高分子通过主客体自组装，可有效复合基因核酸（DNA或siRNA），该基因复合体系通过靶向作用进入目标细胞后，部分解组装或者快速降解释放基因，减少毒性，提高基因在特定细胞中的表达和治疗效果。申请者已初步合成了倍他环糊精聚合物和含金刚烷端基和双硫键连接的低分子量聚阳离子等功能化聚合物，它们有明显主客体作用，可与DNA复合形成超分子自组装包合物纳米粒子，该复合基因粒子有好的稳定性和还原敏感性。本项目拟制备环糊精改性聚合物系列和含金刚烷端基和双硫键的功能化聚合物和靶向多肽系列的组装模块，并结合基因载体的功能应用研究其程序化组装和解组装规律，在水溶液中通过多功能化组装模块的简单组合优化获得高转染效率和低毒性的基因载体材料。

基因治疗对于根治遗传性疾病和癌症等有很好的前景，但目前主要技术难点在于基因的传递系统。聚阳离子是一种重要的基因载体，它必须多功能化并且低毒可降解。如何设计多功能结构的简单引入和简单组合，研究和发展新的高分子基因载体系统实现多功能化（高的转染效率，低的毒性，靶向性等）的目的，具有重要的学术创新意义和实际应用价值。本项目通过分子设计合成了三类β-环糊精改性聚合物作为主体模块；合成了二类含金刚烷端基的低分子量聚阳离子，含有双硫键和多个端基偶氮苯的阳离子支化聚合物及含有罗丹明荧光基团的偶氮苯支化聚阳离子，和三类系列含金刚烷端基和功能靶向基团的聚乙二醇PEG作为客体聚合物。通过金刚烷或者偶氮苯与环糊精之间的主客体相互作用，利用简单的物理混合进行PEG化和靶向多功能化，在水溶液中自组装一系列多功能化基因载体系统。研究了其主客体超分子自组装的过程、解组装、稳定性及其调控规律。探索了这些多功能化聚合物超分子自组装体系复合核酸（DNA和siRNA）纳米颗粒的稳定性和在细胞内还原条件下的释放特性，及其对多种细胞系的转染效率和毒性。通过多种功能化的高分子模块单元的简单组合优化，得出了在支化阳离子聚合物中引入双硫键，增加其支化度，引入环糊精聚合物和使用紫外光辐照均能提高该光/还原双重敏感主客体超分子自组装体系基因载体的细胞内吞和转染效率的结果，及延长复合物与细胞的孵育时间可提高PEG化的基因传递系统的转染效率。以斑马鱼为模型，初步探索了这些基因纳米载体粒子的体内毒性明显低于对照物25-kDa 聚乙烯亚胺PEI。相对于PEI，本项目制得了多种具有高转染效率和低毒性的聚合物超分子自组装基因载体材料，为进一步研发临床可应用的高分子基因载体材料奠定了实验和理论基础。已发表标注SCI论文22篇，其中影响因子大于3的SCI论文19篇，已获3项中国专利授权，3篇文章已在线发表。

第1章 多层复合膜

1·1层状组装超薄膜与超分子化学

1·2层状组装超薄膜的制备方法

1·3静电组装技术

1·4改进的静电组装技术

1·5基于其他推动力的超薄膜的交替沉积技术

1·6自组装多层膜的展望

参考文献

第2章 中空微胶囊

2·1引言

2·2层状组装的聚合物中空微胶囊的制备技术

2·3聚电解质中空微胶囊的基本物理性能

2·4微胶囊的渗透调控性能

2·5微胶囊的包埋与释放性能

2·6囊壁的功能化调控

2·7结束语

参考文献

第3章 插层组装材料

3·1引言

3·2LDHs插层前驱体的结构特征

3·3LDHs插层前驱体的制备化学

3·4LDHs插层组装体的组装及其结构表征

3·5LDHs插层组装体及其前驱体的功能

3·6其他几类层状插层组装体的研究概况

3·7结束语

参考文献

第4章 纳米图案化表面

4·1两亲性分子的界面组装

4·2树枝状分子的自组装单层膜

4·3有机单层吸附膜

4·4图案化的交替层状结构

4·5结束语

参考文献

第5章 微米尺寸的界面组装

5·1引言

5·2以自组织的液体结构为模板来构造大孔新材料

5·3固体表面润湿性的图案化

5·4表面诱导的自组织的液体图案

5·5以自组织的液体图案为模板构造有序微观结构

5·6胶体微球的动态自组装与耗散结构

5·7结束语

参考文献

第6章 生物相容性的界面计剑

6·1绪论

6·2生物医用材料的界面修饰

6·3生物医用材料界面的LB组装体系

6·4生物医用材料界面的自组装单分子层体系

6·5生物医用材料界面的层层组装体系

6·6磷脂分子自组装超薄膜和细胞膜仿生生物材料

6·7生物医用材料界面的嵌段和接枝聚合物组装体系

6·8医用支架的层状活性组装设计

参考文献

第7章 树枝状分子的组装体

7·1树枝状分子简介

7·2树枝状分子的快速合成方法及外围的功能化

7·3两亲性树枝状分子的合成及组装

7·4树枝状分子在固体表面的组装——表面的纳米图案化

7·5树枝状分子在溶液中的超分子组装

7·6展望

参考文献

第8章 无机/有机纳米复合体薄膜

8·1纳米微粒的层状自组装方法

8·2纳米微粒层状自组装膜的结构

8·3CdSe和CdTe纳米微粒层状静电自组装膜的制备及应用

8·4纳米微粒层状自组装膜的平面图案化

8·5纳米微粒层状自组装膜的其他应用

8·6结论与展望

第9章 单分子力学谱

9·1微小力测量的几种常用检测技术简介

9·2基于原子力显微镜技术的单分子力谱仪的工作原理

9·3单分子力谱与超分子结构

9·4展望 2100433B