核酸載體修飾的矽納米線陣列促進基因轉染的研究

《核酸載體修飾的矽納米線陣列促進基因轉染的研究》是依託蘇州大學，由王宏煒擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：核酸載體修飾的矽納米線陣列促進基因轉染的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王宏煒
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

基因治療是解決許多難治療疾病的主要方向。選擇生物相容性好的基因載體、高效負載和釋放核酸物質及直接將其運輸到細胞核內是開展基因治療的關鍵。本項目提出利用高分子修飾的矽納米線陣列，藉助矽納米線對細胞核的穿透性能及高分子物質對核酸結合與釋放的調控，來提高基因轉染效率且降低細胞毒性。本項目採用共價連線和表面引發原子轉移自由基聚合技術（SI-ATRP），在不同形貌的矽納米線陣列表面修飾聚乙烯亞胺、殼聚糖衍生物和聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯等物質，構建一系列核酸載體分子修飾的矽納米線陣列；研究材料表面對核酸的結合和釋放，基因複合的控制及其在細胞內的釋放過程；研究材料上蛋白質的結合與活性以及細胞的生長和轉染效率，探討高分子修飾的矽納米線陣列影響基因轉染效率的原因。該項目的研究可為進一步利用高分子修飾的納米材料表面製備特異性的生物醫用材料提供理論基礎和實驗依據，為新型生物智慧型材料的設計與製備提供必要的研究基礎。

結題摘要

基因療法是解決當前許多難治療疾病的主要策略。選擇生物相容性好的基因載體、高效負載和釋放核酸物質及直接將其運輸到細胞核內是開展基因治療的關鍵。本項目通過合成陽離子型聚合物，利用高分子修飾的技術改變納米材料表面性質，提高其對細胞膜與細胞核的穿透性能以及高分子物質對核酸結合與釋放的調控能力，從而促進外源基因有效傳遞到目的細胞的關鍵細胞器中，達到對目的細胞基因結構及基因表達的特異性調控作用，同時對正常細胞具有較好的生物相容性，提高其在生物醫學套用中的潛力。因此，本項目採用共價連線和表面引發原子轉移自由基聚合技術（SI-ATRP），在矽納米線陣列和金納米粒子等不同種類的納米材料表面修飾上配體化的聚乙烯亞胺、聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯（pDMAEMA）和氨基化聚甲基丙烯酸甘油單酯（PGEA）等高分子物質，構建了一系列核酸載體分子修飾的納米材料。材料表面性質由於聚合物的修飾作用發生明顯改變。本項目深入研究了納米材料表面對核酸的結合和釋放及其在細胞內的釋放過程，發現經過聚合物修飾的納米材料能負載較多的核酸物質，並且有助於DNA在細胞核內，RNA在細胞質內的釋放。我們進一步探討了高分子修飾的納米材料對細胞的生長和基因轉染效率的影響，結果顯示，經過修飾的納米材料可以很好地維持細胞的生長，並且有效地利用外源基因載體，達到了促進細胞基因轉染的目的。我們通過控制材料的結構和表面性質對細胞基因轉染的影響，揭示了這些納米材料促進基因轉染效率的規律。該項目共發表SCI收錄期刊研究論文13篇，其中10篇論文的影響因子大於7；申請國家發明專利一項；撰寫外文圖書一個章節；培養博士和碩士研究生18名。它為進一步利用高分子修飾的納米材料表面製備特異性的生物醫用材料提供理論基礎和實驗依據，為新型生物智慧型材料的設計與製備提供必要的研究基礎，為生物納米醫用材料的發展培養了後備力量。