端胺基第5代聚酰胺-接枝-聚（乳酸-乙醇酸）靜電紡納米纖維膜的制備及其在支架介導基因

DOI: 10.1021/acsabm.9b00848

將生物材料支架與基因載體相結合用于基因治療在組織工程中具有廣闊的應用前景。本文將電紡聚乳酸-乙醇酸（PLGA）納米纖維與端胺基第5代聚酰胺（PAMAM）樹枝狀大分子（G5?NH2）表面接枝，將層層靜電組裝技術與樹枝狀大分子化學相結合，構建了基因傳遞平臺。通過靜電作用，將PLGA納米纖維預涂層帶正電荷的聚二烯丙基二甲基氯化銨和聚丙烯酸，然后通過1-乙基-3-[3-（二甲氨基）丙基]碳化二亞胺鹽酸鹽化學與G5?NH2樹枝狀大分子共價交聯。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。掃描電鏡研究表明，接枝G5?NH2樹枝狀大分子后，納米纖維光滑、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納米纖維的表面稍顯粗糙。此外，PLGA納米纖維支架在接枝G5?NH2樹枝狀大分子后變得親水。生物學研究表明，已開發的G5?NH2-g-PLGA納米纖維支架不僅能使NIH 3T3細胞附著和增殖，而且還能夠復合pDNA并傳遞pDNA/樹狀大分子復合物以進行原位基因轉染。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。

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濃度的變化而變化。（c）無PLGA納米纖維墊（1），存在G5?NH2-g-PLGA1納米纖維墊（2）和無G5?NH2-g-PLGA2納米纖維墊的pDNA溶液（2μg/孔，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為對照組。 （*p＜0.05，**p＜0.01和***p＜0.001）。

圖8.在TCP基底、PLGA、G5·NH2-g-PLGA1、pDNA/G5·NH2-g-PLGA1、G5·NH2-g-PLGA2和pDNA/G5·NH2-g-PLGA1納米纖維支架上孵育1、4和8小時的活細胞的熒光圖像。

圖9.在TCP基底、PLGA、G5·NH2-g-PLGA1、pDNA/G5·NH2-g-PLGA1、G5·NH2-g-PLGA2和pDNA/G5·NH2-g-PLGA2納米纖維支架上孵育1、2和4天的NIH 3T3的細胞活力。（***p＜0.001）。

圖10.NIH 3T3與pDNA/G5-NH2-g-PLGA1（A，C）和pDNA/G5-NH2-g-PLGA2（B，D）共培養4h（A，B）和2d（C，D）的掃描電鏡圖像。面板a-d為相應的放大圖像。

圖11.用TCP基底（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的熒光圖像。

圖12.用TCP基底（a）、原始PLGA（b）和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的流式細胞儀測量。