應(yīng)用于腫瘤靶向藥物遞送的
還原響應(yīng)性可降解聚合物
作者：張文龍 化學(xué)工程系
聶振宇 化學(xué)工程系
指導(dǎo)老師：和亞寧 化學(xué)工程系
關(guān)鍵詞：腫瘤靶向治療、可降解聚合物、還原響應(yīng)性、基因載體
摘要
基因治療是近年來一種新型的癌癥治療手段，從機(jī)理上可以克服很多傳統(tǒng)治療技術(shù)的缺點(diǎn)，具有針對性強(qiáng)、效果顯著等優(yōu)勢。治療基因可以通過基因編輯技術(shù)接在質(zhì)粒DNA上，而遞送DNA的載體還有待開發(fā)。本作品設(shè)計(jì)并合成了多種帶正電荷的聚合物，可以成功包覆帶負(fù)電荷的質(zhì)粒DNA，并且能實(shí)現(xiàn)將帶有治療基因的質(zhì)粒DNA靶向遞送進(jìn)腫瘤細(xì)胞同時(shí)成功釋放出質(zhì)粒DNA的功能，隨后質(zhì)粒DNA上的治療基因被轉(zhuǎn)錄，從而達(dá)到基因治療的目標(biāo)。
偶氮聚合物體系
本作品所設(shè)計(jì)的偶氮聚合物為mPEG-co-PEMA-azo-PEI。結(jié)構(gòu)中，PEG是親水性部分，可以防止基因載體與體液中的蛋白相互作用，形成聚合物的保護(hù)層；PEI在體內(nèi)水溶液環(huán)境下可以結(jié)合大量質(zhì)子，使聚合物帶有大量正電荷，然后再與帶負(fù)電的質(zhì)粒DNA通過靜電相互作用結(jié)合形成復(fù)合物，復(fù)合物顆粒的半徑約為200 nm。聚合物中的偶氮鍵對腫瘤組織的乏氧微環(huán)境十分敏感，可以在偶氮還原酶的作用下斷裂，導(dǎo)致聚合物的分解，釋放出質(zhì)粒DNA，實(shí)現(xiàn)靶向遞送和治療的功能。凝膠電泳分析結(jié)果表明，我們設(shè)計(jì)的聚合物在氮磷比（N/P）大于2時(shí)可以成功包覆質(zhì)粒DNA。
雙硫聚合物體系
雙硫聚合物與偶氮聚合物的設(shè)計(jì)思路相似，引入雙硫鍵并采用二甲氨基作為質(zhì)子載體，PEG片段與雙硫鍵也使得聚合物具有很好的生物相容性和生物可降解性。腫瘤細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽GSH的濃度遠(yuǎn)高于正常細(xì)胞，聚合物在腫瘤細(xì)胞內(nèi)高濃度GSH的作用下被破壞，發(fā)生二硫鍵的還原斷裂，釋放出質(zhì)粒DNA，從而起到靶向治療的作用。
總結(jié)與展望
本作品設(shè)計(jì)了一系列聚合物結(jié)構(gòu)用于包覆質(zhì)粒DNA，DNA包覆成功后送入人體內(nèi)，在腫瘤組織特殊微環(huán)境下，聚合物發(fā)生分解反應(yīng)，從而達(dá)到釋放治療基因的目的。目前，高分子載體介導(dǎo)的基因治療在癌癥預(yù)防、早期診斷和治療等領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)行了大量的臨床研究試驗(yàn)，相信在不久的將來這一技術(shù)會成為一項(xiàng)推動醫(yī)學(xué)革命性改變的新技術(shù)。
圖1 偶氮類聚合物的合成路線與結(jié)構(gòu)中各部分的功能
圖2 對偶氮聚合物和質(zhì)粒DNA的復(fù)合物進(jìn)行凝膠電泳分析的結(jié)果。a: 分子量對照；b~f: N/P=0.25, 0.5, 1, 2, 4；g: pDNA
圖3 偶氮聚合物包覆質(zhì)粒DNA形成的微粒被偶氮還原酶降解并釋放出DNA的過程
圖4 PEI和質(zhì)粒DNA的復(fù)合物(N/P = 10)可以在HeLa細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄出綠色熒光蛋白
圖5 側(cè)鏈型雙硫聚合物的合成路線與結(jié)構(gòu)中各部分的功能
