一种阳离子聚合物/TDNs载药复合物及其制备方法和用途

2024-06-26

团队成功地构建了一种用于多功能递送的PEI/TDNs复合物。该复合物在生物环境中表现出良好的稳定性、生物相容性、细胞内化能力和溶酶体逃逸能力，有望成为一种有效的基因和药物递送系统，应用于靶向药物递送、体内成像等相关领域。

背景：

DNA纳米结构由于其生物相容性、可编辑的功能性和结构稳定性，近年来受到了广泛的研究关注。通过热退火过程，设计良好的单链DNA可以组装成二维或三维结构，如“线框”和“折纸”结构。其中，四面体DNA纳米结构（TDNs）因其良好的细胞膜穿透性和相对稳定性，被认为是具有巨大生物医学潜力的药物递送载体。然而，TDNs在体内使用时，其稳定性和膜穿透性需要进一步增强。此外，传统药物递送载体往往由于其毒性和多功能性不足而受到限制。因此，开发一种兼具稳定性、生物相容性和多功能性的递送系统是亟待解决的科学问题。

前沿科研成果：具有多功能递送特性的聚乙烯亚胺/四面体DNA纳米结构复合物

为了克服TDNs在药物递送中的缺陷，我们的研究团队采用聚乙烯亚胺（PEI, 25 kDa, branched），一种经典的基因递送阳离子聚合物，通过简单的一锅合成方法形成了PEI/TDNs复合物。PEI不仅能提高TDNs的系统稳定性和细胞内化能力，还能促进其溶酶体逃逸。通过结合PEI和TDNs的优点，该复合物表现出良好的多功能性，有望成为一种强有力的多功能递送载体，应用于靶向药物递送、体内成像等相关领域。

研究方法：

1. 合成与表征：采用动态光散射（DLS）和电泳光散射（ELS）技术测量获得的PEI/TDNs复合物的粒径、尺寸分布和zeta电位；通过透射电子显微镜（TEM）观察复合物的结构；使用分子荧光光谱法确定不同N/P比例的PEI/TDNs的包封效率。

2. 稳定性检测：采用凝胶电泳法检测核酸在酶环境下的稳定性。

3. 细胞实验：通过CCK-8试验和流式细胞术检测复合物对细胞增殖的影响；采用共聚焦激光显微镜和流式细胞术定量检测复合物的内化能力，并应用各种抑制剂研究复合物的内吞途径。

4. 溶酶体逃逸检测：通过免疫组织化学观察PEI/TDNs复合物的溶酶体逃逸能力。

实验结果：

技术团队成功合成了PEI/TDNs复合物。实验结果表明，PEI/TDNs复合物在生物环境中表现出良好的稳定性和生物相容性，显著增强了TDNs的细胞内化能力，并具有溶酶体逃逸的能力。在细胞增殖实验中，PEI/TDNs复合物在适当的N/P比例下不仅抑制了PEI的细胞毒性，还显著促进了细胞增殖。此外，PEI/TDNs复合物展示了多种内吞途径，并通过动态光散射和流式细胞术进一步验证了其内化机制。

研究结论：

我们的技术团队成功地构建了一种用于多功能递送的PEI/TDNs复合物。该复合物在生物环境中表现出良好的稳定性、生物相容性、细胞内化能力和溶酶体逃逸能力，有望成为一种有效的基因和药物递送系统，应用于靶向药物递送、体内成像等相关领域。

发表文献Nanoscale, 2017, 9, 18402-18412, DOI: 10.1039/c7nr07130b