G5. NH2-g-PLGA 電紡納米纖維墊的制備及其在支架介導的基因轉染中的應用

DOI: 10.1021/acsabm.9b00848

目前，將生物材料支架與基因載體結合用于基因治療對于組織工程而言是有望成功的。本文將層層（LBL）靜電組裝技術與樹枝狀大分子化學相結合，將胺基封端的第5代聚氨基丙胺（PAMAM）樹枝狀大分子（G5.NH₂）與可生物降解的聚乳酸-乙醇酸（PLGA）納米纖維進行表面接枝，構建了基因傳遞平臺。通過靜電相互作用，將PLGA納米纖維預涂上帶正電荷的聚二甲基氯化銨和聚丙烯酸，然后通過1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳二亞胺鹽酸鹽化學方法與G5.NH₂樹狀大分子共價交聯。X射線光電子能譜證實了G5.NH₂樹枝狀大分子在PLGA納米纖維上的成功接枝。掃描靜電顯微鏡研究表明，接枝G5.NH₂樹枝狀大分子后，納米纖維表面光滑、均勻的形貌沒有明顯變化，只是纖維直徑略有增加，而高分辨率的原子力顯微鏡圖像顯示，接枝G5.NH₂樹枝狀大分子后，PLGA納米纖維略微粗糙。此外，PLGA納米纖維支架在接枝G5.NH₂樹枝狀大分子后，具有親水性。生物學研究表明，所研制的G5.NH₂-GPLGA納米纖維支架不僅能使NIH 3T3細胞的附著和增殖，而且還能夠復合pDNA并傳遞pDNA /樹狀大分子復合物，用于原位固態基因轉染。PLGA納米纖維與樹狀大分子的功能化在組織工程、基因治療和藥物傳遞等領域有著廣泛的應用。

圖1.原始PLGA（A，a）、PLGA₁（B，b）、PLGA₂（C，c）、G5.NH₂-g-PLGA₁（D，d）和G5.NH₂-g-PLGA₂（E，e）納米纖維的SEM圖像和相應的直徑分布。

圖2. PLGA（a）、PLGA₁（b）、PLGA₂（c）、G5.NH₂-g-PLGA₁（d）和G5.NH₂-g-PLGA₂（e）納米纖維的AIR-FTIR光譜（比例尺代表20 mm）。

圖3.原始PLGA（a）、PLGA₁（b）、PLGA₂（c）、G5.NH₂-g-PLGA₁（d）和G5.NH₂-g-PLGA₂（e）納米纖維的XPS光譜。

圖4. PLGA（a）、PLGA₁（b）、PLGA₂（c）、G5.NH₂-g-PLGA₁（d）和G5.NH₂-g-PLGA₂（e）納米纖維的C1 XPS光譜。

圖5.不同修飾的PLGA納米纖維墊的接觸角。

圖6.（a）pDNA校準曲線；（b）G5.NH₂-g-PLGA₁（1）和G5.NH₂-g-PLGA₂（2）的負載效率和負載能力隨pDNA濃度的變化；（c）在G5.NH₂-g-PLGA₁納米纖維墊（2）和G5.NH₂-g-PLGA₂納米纖維氈（3）存在的情況下，無PLGA納米纖維墊（1）的pDNA溶液（2 ug /well，2 mL）的紫外-可見光譜。

圖7分別接種到PLGA、G5.NH₂-g-PLGA（PLGA₁和PLGA₂）和pDNA/ G5.NH₂-g-PLGA（PLGA₁和PLGA₂）納米纖維墊上的NIH 3T3粘附力的CCK-8分析。 TCP用作對照。（*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001）

圖8.活細胞在TCP基質、PLGA、G5.NH₂-g-PLGA₁、pDNA/G5.NH₂-g-PLGA₁、G5.NH₂-g-PLGA₂和pDNA/G5.NH₂-g-PLGA₁納米纖維支架上分別孵育1h、4h和8h的熒光圖像。

圖9.NIH 3T3在TCP基質、PLGA、G5.NH₂-g-PLGA₁、pDNA/G5.NH₂-g-PLGA₁、G5.NH₂-g-PLGA₂和pDNA/G5.NH₂-g-PLGA₁納米纖維支架上分別培養1d、2d和4d后的細胞活力。（***p<0.001）

圖10.用pDNA/G5.NH₂-g-PLGA₁（A，C）和pDNA/G5.NH₂-g-PLGA₂（B，D）進行4h（A，B）和2d（C，D）的NIH 3T3培養物的SEM圖像。（a）-（d）是相應的放大圖像。

圖11.用TCP基質（a）、原始PLGA（b）、G5.NH₂-g-PLGA₁（c）和G5.NH₂-g-PLGA₂（d）納米纖維支架編碼pEGFP轉染的pDNA的熒光圖像。

圖12.用TCP基質（a）、原始PLGA（b）、G5.NH₂-g-PLGA₁（c）和G5.NH₂-g-PLGA₂（d）納米纖維支架對編碼pEGFP轉染的pDNA的流式細胞儀測定。