摘要核酸药物在疾病治疗中具有显著优势,发展迅速。但由于核酸的不稳定性,其难以克服胞内和胞外屏障,需要开发安全高效的递送载体。脂质纳米载体是目前研究最广泛最先进的核酸药物递送系统,已经被用于癌症、遗传病等疾病治疗。然而脂质纳米载体存在肝外靶向困难、体内转染效率低等局限性,这大大限制了其应用空间。磁场作为一种生物相容性好、渗透性强、可编程控制的物理场,是有望实现脂质纳米载体高效靶向递送的潜在策略。因此,本论文致力于将磁响应材料引入到递送系统中,从构建脂质纳米载体、优化制备条件和开发磁响应载体三个方面出发,通过对载体转染效率影响因素的探究,构建具有磁响应性且能将核酸高效递送到细胞的脂质纳米载体。<br> 在脂质纳米载体构建方面,选择了三种常用的制备方法来制备脂质纳米载体,对制备的载体进行物理表征和体外转染效率测试筛选最佳制备方法。在确定载体的组成成分后,通过反向蒸发法、乙醇注射法和薄膜水化法分别制备脂质纳米载体,对脂质纳米载体和核酸复合物进行表征。薄膜水化法制备脂质纳米载体粒径分布更均匀、包封率更高、形貌更好。将薄膜水化法制备的载体在HEK293T细胞及三种癌细胞进行体外转染,质粒成功表达。至此,证实了薄膜水化法的可行性,脂质纳米载体构建成功。<br> 在脂质纳米载体制备条件优化方面,研究了 4种不同氮磷比(Nitrogen/Phosphate,N/P)、28种脂质纳米载体阳离子组成及配比和6种聚乙二醇脂质种类对核酸在体外递送的影响。通过对制备的载体的粒径、粒径分散指数、包封效率和细胞转染效率等进行对比,结果表明:(1)N/P比越高,载体和核酸结合更紧密,粒径越小,包封效率越高,且存在临界N/P比。(2)阳离子脂质的结构影响载体细胞内化,DOTAP的加入可以提高载体的转染效率。(3)聚乙二醇脂质影响细胞摄取和细胞内化,不同的配方适用的聚乙二醇脂质不同,需要根据实验需求进行筛选。最终筛选出4种递送DNA和2种递送mRNA的高效配方用于后续实验。<br> 在磁性脂质纳米载体开发方面,在脂质纳米载体中加入磁性纳米颗粒Fe3O4,探究包封后载体的物理性能、体外转染性能以及是否具有磁响应效果。首先使用动态光散射仪、透射电镜、X射线衍射等手段验证Fe3O4的大小及性能是否可用于脂质纳米载体的包封。之后,采用薄膜水化法将Fe3O4包封进脂质纳米载体中,并对包封Fe3O4的浓度和磁场暴露时间进行优化。最终筛选出1种具有快速精准的磁控响应、优异的细胞递送效率和可忽略的细胞毒性的载体配方,其比未包封Fe3O4的载体的转染效率提高将近170倍,比无磁场控制的载体的转染效率提高50%左右。<br> 本论文筛选了构建脂质纳米载体的良好策略,优化了 N/P比、脂质纳米载体阳离子组成和聚乙二醇脂质种类以提高其递送效率,开发了具有快速磁响应且在细胞内高效表达的脂质纳米载体。这为研发安全高效靶向核酸递送载体提供了设计思路,推动脂质纳米载体快速实现临床转化。
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