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22 高分子基因载体的设计原理 目录 22.1 前言 22.2 传统高分子聚合物 22.2.1 阳离子聚合物结构 22.2.2 可充电部分的类型 22.2.3 电荷密度和分子量的影响 22.2.4 降解性 22.3 混合动力或接枝聚合物的多功能性 22.3.1 隐形复合物的形成：聚乙二醇化 22.3.2 生物相容性问题 22.3.3 接枝或表面功能 22.3.4 阳离子一半的金属表面制片与DNA绑定 22.3.5 配体目标 22.4 聚合物纳米粒子或注射药性介导基因分送 22.5 结束语 22.1 前言 质粒基础基因疗法在治疗某些人类临床试验有效或无效的疾病上是一个有前途的方法。在过去的十年里，在各种学科的领域里都有了仔细的研究和发展，例如，化学、分子学、生物学、制药学、生物化学、化学工程和医学，已经向设计优化和用更有效的方法将治疗性基因转移到细胞中发展，并最终运用到人类的临床设置上。到目前为止已有少数成功的临床试验被报道，其中涉及到病毒载体系统（逆转录病毒、腺病毒）被证明有效转导和高水平的基因表达。然而，临床安全和有效性仍旧被他们主要的缺点阻碍，例如固有的毒性，短期或长期的风险，比如代的宿主免疫反应和插入的基因致癌基因激活的可能性。就以上原因，病毒载体系统被认为是危险的病毒载体，曾经被介绍和测试潜在的更安全，更多基因传递和临床基因治疗的有效方法。病毒载体系统通常既不是由裸质粒DNA又不是各种各样的DNA络合剂组成，如阳离子脂质体和多顺反子性的聚合物。然而，目前可用合成病毒载体系统被很多问题困扰，例如效率低下，细胞毒性和水溶性等限制他们体内的许多可能应用程序使用的问题，因此，迄今为止很少有病毒载体成功的实验。 本章的重点是检查短暂的关键元素，通常需要病毒基因传递领域的研究而不是审查所有聚合物基因传递载体。我们希望提供基本和必威体育精装版的标准，应该在设计之前解决新型聚合物途中创建强大安全可靠的病毒载体系统。 22.2 传统的多顺反子性带电的聚合物 22.2.1阳离子聚合物的结构 许多种类的阳离子聚合物，即线性、树突、交联、支化和网状的聚合物，已经介绍和测试了它们在基因领域潜在的适用性。具有代表性的多顺反子聚合物的结构图如22.1所示。一些线性阳离子聚合物在第一阶段被发现是有前途的，但是，一些意想不到的特点如DNA复合物的水溶性，低水平的转染效率，细胞固有的毒性，这些都限制了它们作为体内基因携带者的使用。然而，多顺反子性的树枝状分子仍然很有吸引力，因为它们界限清楚的结构和易于控制表面功能设计的生物医学应用。聚酰胺和聚乙烯亚胺都测试了它们潜在的使用程序，这些都表现出相对较高的体外和体内转染效率。一个重要的特点就是聚酰胺和聚乙烯亚胺都是由三级含胺化合物骨干组成，具有识别PH敏感度的功能。所谓的“质子海绵效应”或“核内缓冲假说”机制一般是先进聚合物的转染效率高。除了核内缓冲功能。设计球状聚合物而不是线性或分支或灵活的结构的另一个优点，球状聚合物能降低细胞毒性。 图22.1传统的聚阳离子聚合物结构 （a）多聚赖氨酸 （b）线性聚乙烯亚胺 （c）支链聚乙烯亚胺 （d） 聚酰胺-胺型树枝状大分子 22.2.2 可充电部分的类型 一种基于电荷类型复杂构成与聚阴离子DNA的基本要求是，聚合物包含阳离子的电荷性质。通常，可充电部分的类型主要是第二、第三和季铵衍生物。第三含胺聚合物在缩合质粒DNA情况下没有原先或含季胺聚合物的有效，因为它们在生理条件下具有较低程度的质子化。有趣的是，季胺与DNA的有效结合甚至比伯胺与DNA的的相互作用更强烈。然而，值得注意的是，季胺阳离子的转染效率非常低。 质粒DNA缩合成纳米颗粒有助于理化性质和对酶的稳定性。在体外，聚阳离子微粒与DNA结合的转染效率会增加，是因为它们可以绑定到带负电荷的细胞膜。有时候，它们也可以通过沉积物理性的接触到细胞表面。然而，对于体内转染试验系统效率低下是因为配合物的净正电荷，另外大颗粒的形成也能显著降低复合物的mo-bllity.带电粒子与蛋白多糖是由一个核心蛋白和硫酸或羧基胺聚糖的相互作用的结合蛋白。因此，反式带正电荷的DNA复合物会被胞外多聚阴离子胺聚糖复合物的相互作用影响，从而抑制他们在组织内的流动性和在体内对某些特定细胞的目标性。 最近，我们小组报告