基于环糊精的主客体化学法制备基因载体

Figure 3. ζ potential measurements of pDNA:amino-β-CD complexes and pDNA:bPEI complexes.
Figure 5. Cytotoxicities of 1, 2, 3, Ad-PVAPEG750, and 1:Ad-PVAPEG750 host:guest complexes in HeLa cells using 25 kDa bPEI as a control.
1.1项链状包合物 中国广州华南医科大学的肿瘤研究
协会的周易等人合成了一种特殊的 非病毒基因递送系统，其中，聚乙 二醇为主链，从环糊精的疏水空腔 中穿过，形成伪聚轮烷，主链的两 头以叶酸封端，再在环糊精上修饰 PEI，形成高效的基因载体。
Mol. Pharmaceutics, 2012. 9: 1067-1076.
以环糊精为主体的主客体化学主要 包括两类： 1.环糊精疏水空腔以串联方式 包结在高分子主链上形成项链状包 结物，末端再以大基团分子封端固 定； 2.环糊精与高分子侧基或端基 相互作用，构筑成另一类超分子结 构的高分子识别体系。
Mol. Pharmaceutics, 2012. 9: 1067-1076.
Figure 7. TEM images of PEG-β-CD-PDMAEMA/AD-PMMA solutions before (a) and after (b) being treated with β-CD or (c) treated with ADCOONa.
1.2 中空球压缩目的基因
由β环糊精与三嵌段聚合物PEO-b-PPO-bPEO（F127）自组装形成复合物。环糊 精穿套在此三聚物中间的聚环氧丙烷上， 两端聚环氧乙烯像鞭毛似的附着在结合 物外缘。大量的这种棒外接线圈状的复 合物在水溶液里自组装起来形成超分子 的中空微粒。
Self-Assembly Pluronic and beta-Cyclodextrin to Hollow Nanospheres for Enhanced Gene Delivery. Macromol Rapid Commun, 2011.
如何
毒性毒性
解决？
致肿致瘤肿性瘤性
免疫免原疫性原所性引起的安全问题
非病毒基因载体 包括脂质体和阳离子聚合物，阳离子聚 合物是最常用的非病毒性的基因载体 阳离子聚赖氨酸（PLL）
聚乙烯亚胺（PEI）
PAMAM聚酰胺-胺型树枝状聚合物/聚物
存在的问题：
以PEI为例
高分子量PEI
低分子量PEI
Bioconjug Chem, 2003. 14: 672-680.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基于环糊精的主客体 化学法制备基因载体
化学工程8班 郑响 2012207510
1.目前基因载体的使用以及研究情况
基因治疗是指将外源正常基因导入靶细 胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异常引 起的疾病，以达到治疗目的。
基因载体
病毒型
非病毒型
病毒性基因载体
高高的的基基因因转转染染效效率率 有有效效地地递递送送外外生生DDNNAA到到宿宿主主细细胞胞，
Figure 4. AFM images of (A) Ad-PVA-PEG750 and (B) 1:1 β-CD:Ad-PVA-PEG750. The samples were
prepared by adding a drop of solution to the mica surface and then slowly evaporating the sample at 25 °C overnight.
Figure 2. 400 MHz 1H NMR spectra of Ad-PVA-PEG in the absence (A) and in the presence (B) of βCD; Ad-PVA in the absence (C) and presence (D) of β-CD in D2O after 48 h at 20 °C; and Ad-PVA with β-CD at pH 7 (E) and pH 4 (F) in D2O at 20 °C.
2.主客体化学法
通过主客体识别，即主体(受体)对 客体(底物)选择性的结合并产生某
种特定功能过程的一种超分子化学 组装的方法。
主体
客体
复合物
环糊精作为主体，具有疏水的空腔 和亲水的外表面，能有效地结合小 分子配体，例如空腔结合疏水型的 小分子，表面结合亲水性的小分子， 从而形成星形等各种形状的阳离子 聚合物，这种聚合物与DNA上带负 电荷的磷酸基团产生静电作用，能 有效地压缩DNA。
Supramolecular ABC Miktoarm Star Terpolymer Based on Host–Guest Inclusion Complexation. Macromolecules, 2012. 45(15): 5941-5947
Scheme 1. Synthetic Route to Supramolecular ABC Miktoarm Star Terpolymer
2.2多手臂星形超分子三聚物
上海交通大学化学工程系的桓秀颖等人 利用主客体化学的方法合成了星形的超 分子三聚物，以环糊精为主体，金刚烷 为客体。其中，环糊精修饰上烷基聚乙 二醇，之后再通过原子转移自由基聚合 连接聚二甲氨基乙酯，使环糊精带上两 个不同的功能集团，与甲基丙烯酸甲酯 修饰的金刚烷通过非共价作用反应，形 成星形的超分子聚合物。
2.1合成悬挂式的环糊精包合物
用氨基修饰的环糊精的疏水空腔通过乙 缩醛键与金刚烷连接，由于金刚烷与聚 乙烯醇二聚体的溶解度低，导致二聚体 粒径较大，不易被胞吞，故在聚乙烯醇 主链上键接上聚乙二醇，从而形成易溶 于水的聚合物PEG-PVA-AD，其中金刚烷 由环糊精包合后悬挂在聚乙烯主链上。
Pendant Polymer:Amino-β-Cyclodextrin:siRNA Guest:Host Nanoparticles as Efficient Vectors for Gene Silencing. J. Am. Chem. Soc, 2012. 134: 7596-7599.