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载基因酸度敏感聚合物微球：制备、性能与应用前景

一、引言

1.1研究背景与意义

基因治疗作为一种新兴的治疗策略，旨在通过将正常基因导入患者体内，修复或替换异常基因，从而达到治疗疾病的目的。自20世纪70年代基因治疗概念提出以来，经过几十年的发展，已经在癌症、遗传性疾病、心血管疾病等多种疾病的治疗中展现出巨大的潜力。例如，在癌症治疗方面，通过导入抑癌基因或免疫调节基因，可以抑制肿瘤细胞的生长和扩散，增强机体的免疫功能，从而实现对癌症的有效治疗；在遗传性疾病治疗中，通过纠正或补偿缺陷基因，有望从根本上治愈这些疾病。

药物传递系统是基因治疗成功的关键因素之一。它负责将基因药物精确地递送到目标细胞或组织，提高治疗效果，降低毒副作用。传统的药物传递系统，如病毒载体和脂质体，存在着诸多局限性。病毒载体具有较高的转染效率，但存在免疫原性和潜在的致癌风险。例如，某些病毒载体可能引发机体的免疫反应，导致严重的不良反应，甚至可能整合到宿主基因组中，引发基因突变和肿瘤发生。脂质体虽然具有较好的生物相容性，但存在载药量低、稳定性差等问题，限制了其在基因治疗中的广泛应用。因此，开发一种高效、安全、稳定的基因传递系统具有重要的临床意义和应用价值。

酸度敏感聚合物微球作为一种新型的药物传递系统，近年来受到了广泛的关注。其能够在酸性环境下发生结构变化，实现药物的可控释放，从而提高药物的靶向性和疗效。在肿瘤组织中，由于肿瘤细胞的快速增殖和代谢异常，其微环境通常呈酸性。酸度敏感聚合物微球可以在肿瘤组织的酸性环境中迅速释放药物，实现对肿瘤细胞的精准打击，减少对正常组织的损伤。此外，酸度敏感聚合物微球还可以通过修饰靶向基团，进一步提高其对目标细胞的特异性识别和结合能力，实现更精准的药物递送。因此，载基因酸度敏感聚合物微球在基因治疗领域具有广阔的应用前景，有望为基因治疗提供更有效的载体和治疗策略。

1.2研究目的

本研究旨在制备载基因酸度敏感聚合物微球，并对其性能进行全面表征，深入探究其在基因传递和治疗中的应用效果。具体目标包括：通过优化合成工艺，制备出具有良好酸度敏感性、高载药量和稳定性的聚合物微球；利用多种先进的仪器分析方法，对微球的粒径、形貌、结构、载药量、释放特性等进行详细表征；通过细胞实验和动物实验，评估微球的细胞毒性、转染效率、体内分布和治疗效果，为其进一步的临床应用提供理论依据和实验基础；探索载基因酸度敏感聚合物微球在不同疾病模型中的应用潜力，为基因治疗提供更优的载体选择和治疗方案，推动基因治疗技术的发展和临床转化。

1.3国内外研究现状

1.3.1基因疫苗与传递系统的研究进展

基因疫苗的研究始于20世纪90年代，其发展历程充满了挑战与突破。1990年，Wolf等人首次证明肌肉内注射编码报告基因的DNA质粒可转染小鼠肌肉细胞并表达报告分子，这一发现为基因疫苗的研究奠定了基础。1992年，Tang等人记录了在小鼠中引入人生长激素（hGH）和人α1-抗胰蛋白酶（hAAT）基因可引发相应抗体产生，首次描述了DNA疫苗能够引发免疫反应，此后基因疫苗的研究得到了迅速发展。

在基因疫苗传递系统方面，目前主要包括病毒载体递送系统、非病毒载体递送系统和物理递送系统。病毒载体递送系统是基因治疗中最常用的递送方式，它利用病毒的自然感染能力，将基因药物导入细胞内。常见的病毒载体有腺病毒载体、慢病毒载体等。腺病毒载体具有高转染效率、可容纳较大的外源基因片段等优点，被广泛应用于基因治疗和疫苗研究中。然而，病毒载体存在一定的免疫原性和安全性问题，如可能引发机体的免疫反应，甚至存在潜在的致癌风险，这限制了其在临床应用中的广泛推广。

非病毒载体递送系统包括脂质体、聚合物纳米颗粒、纳米脂质体等。脂质体是由磷脂等脂质材料组成的双分子层膜结构，能够包裹基因药物，通过与细胞膜融合或内吞作用将药物递送至细胞内。阳离子脂质体因其表面带正电荷，能够与带负电的DNA分子通过电荷相互作用形成稳定的复合物，从而促进细胞对基因的摄取，在基因转染中得到了广泛应用。聚合物纳米颗粒则是利用聚合物材料的可设计性和生物相容性，制备出具有特定结构和性能的纳米级载体。聚乙烯亚胺（PEI）是一种常用的阳离子聚合物，具有较高的转染效率，但也存在一定的细胞毒性。为了克服这些问题，研究人员通过对聚合物进行修饰和改性，开发出了一系列新型的聚合物纳米颗粒，如聚乳酸-聚乙二醇共聚物（PELA）、含缩醛结构的酸度敏感聚合物（PBELA）等，以提高其载药量、稳定性和生物相容性。

物理递送系统包括电穿孔、超声、光动力等。电穿孔是通过在细胞膜上施加短暂的高电场脉冲，使细胞膜形成小孔，从而促进基因药物的进入。超声介导的基因传递则是利用超声波的空化效应和机械效应，增加细胞膜的通透性，实现基因的