聚乙烯亞胺納米載體的設計及其在DNA體內外遞送中的性能評估

中圖分類號： Q936 文獻標志碼：A 文章編號：1673-3851（2025）09-0656-08

Reference Format：SUN Jiayi，LU Xiaofeng，SHU Jianhong，etal.Design of polyethyleneimine nanocarriersand evaluationof their performanceinDNAdeliveryinviooandexioJ].Journalof Zhejiang Sci-TechUniversity，202553 （5）：656-663.

Design of polyethyleneimine nanocarriers and evaluation of their performance in DNA delivery in vivo and ex vivo

SUN Jiayi1，2，LU Xiaofeng2，SHU Jianhong1 ，WU Fangli1，JIN Weib01.2 （1. College of Life Sciences and Medicine， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 3lOol8，China; 2. Zhejiang Sci-Tech University Shaoxing Academy of Biomedicine， Shaoxing 3l2366，China）

Abstract： Polyethyleneimine（PEI） nanocarriers are widely used for nucleic acid drug delivery，but high cytotoxicity limits their clinical applications. Dioleoyl phosphatidylethanolamine （DOPE） and cholesterol were used to modify PEI with molecular weights of 1.2kDa and 25.0kDa ，and PEI/DNA nanoparticles were prepared by mixing modified PEI with DNA at diferent nitrogen-to-phosphorus ratios. The physicochemical properties，cytotoxicity and transfection efficiency of the nanoparticles were evaluated，and eficient and low-toxicity PEI nanocarriers were screened. The results showed that DOPE and cholesterol modifications significantly reduced the cytotoxicity of PEI/DNA nanoparticles. When the nitrogen-phosphorus ratios were 3 and 5，the modified nanoparticles had an average particle size of about 200nm ，a zeta potential between 5mV and 10mV ，and a dispersion between O.1 and O.2. When the nitrogen-phosphorus ratio was 5， the modified 25.0kDa nanoparticles exhibited the highest DNA in vivo and ex vivo delivery eficiency and low cytotoxicity. This result indicated that auxiliary lipid modification significantly affected the cytotoxicity of the nanoparticles，and the PEI molecular weight and nitrogenphosphorus ratio significantly affected the physicochemical properties and transfection eficiency of the nanoparticles. The nanoparticles prepared by screening the modified 25.0kDa PEI mixed with DNA at a nitrogen-phosphorus ratio of 5 exhibited both high gene delivery eficiency and good biocompatibility， which provided data support for the application of PEI nanocarriers in the field of DNA vaccine delivery.

Key Words：polyethyleneimine；dioleoyl phosphatidylethanolamine；cholesterol；PEI/DNA nanoparticles DNA delivery

0 引言

核酸藥物在疾病治療中應用潛力巨大，但核酸分子的不穩定性及其在內化過程中存在的遞送屏障等問題，限制了其在臨床上的應用[1-2]。聚乙烯亞胺（Polyethyleneimine，PED在1995年首次報道后被研究者廣泛用作基因遞送載體，該載體具有高效的基因轉染、良好的基因壓縮和內體逃逸能力以及可修飾性強等優點，在核酸藥物遞送領域展現出巨大的應用潛力[3]。PEI富含氨基基團，可通過靜電作用與核酸緊密結合，將其壓縮形成穩定的納米顆粒。這一結構可在一定程度上避免核酸降解，并提高細胞攝取效率，實現有效的細胞內遞送[4]。同時，PEI具備“質子海綿效應”，能在內體內吸收質子，誘導內體滲透壓上升和破裂，從而促進核酸從內體釋放至細胞質，實現基因表達[5-7]。然而，PEI存在較高的細胞毒性問題，其高密度氨基易與細胞膜發生強烈相互作用，尤其是高分子量！ PEI（25.0kDa） 更易造成細胞膜損傷并誘發細胞死亡[8]。此外，PEI還易與血液中帶負電的血清蛋白發生非特異性結合，形成血栓并破壞血漿膜結構，引發系統性毒性和免疫反應[9]。

PEI可以通過化學修飾來改善其性能、降低細胞毒性[10-12]。將二油酰基磷脂酰乙醇胺（Dioleoylphosphatidylethanolamine，DOPE）與低分子量PEI進行化學偶聯，可提高siRNA的細胞內遞送效率和基因沉默效果，同時維持較低的細胞毒性水平[13-14]此外，在PEI分子上接枝靶向配體（如葉酸、抗體、寡核苷酸等），可實現核酸藥物向特定細胞的靶向遞送[15]。引入生物學可降解材料也是常用策略。例如，將殼聚糖[16-17]、淀粉[18]、葡聚糖[19]等與PEI偶聯，可顯著改善PEI的生物降解性和生物相容性。Nicolle等[20]將解聚殼聚糖與PEI偶聯后，用于DNA的遞送，修飾后的載體表現出良好的生物相容性，并提高了基因表達效率、降低了PEI的細胞毒性。Noga等[21]發現將羥乙基淀粉與低分子量PEI偶聯后，顯著降低了PEI的細胞毒性和溶血率。

化學修飾在一定程度上可以改善PEI的性能，但也會產生一些負面效果，如聚乙二醇（PEG）修飾可有效降低PEI的細胞毒性，但可能干擾其質子海綿效應，從而削弱內體逃逸能力[22]。同樣，殼聚糖或淀粉修飾雖能改善PEI的細胞毒性，可能影響PEI與核酸的結合穩定性，遞送效率下降[16-18]。尋找能在降低細胞毒性的同時維持或提升遞送效率的修飾策略，對PEI在臨床核酸藥物遞送中的應用具有重要意義，在脂質納米顆粒中加入膽固醇（Cholesterol，Chol）和DOPE能改變納米顆粒的靜電作用、脂質自組裝、堆積參數、粒徑及表面電荷等性能[23-24]。這種調控顯著提升了脂質納米顆粒的遞送效率[25]

本文采用DOPE和Chol修飾分子量分別為1.2kDa 和 的PEI分子，修飾后的PEI與DNA按照不同氮磷比混合制備PEI/DNA納米顆粒。通過動態光散射儀檢測PEI分子量和氮磷比對納米顆粒的理化性質的影響；利用CCK-8方法分析PEI分子量、脂質修飾和氮磷比對納米顆粒轉染人胚腎細胞（HEK293T）細胞活力的影響；通過細胞轉染和小動物活體成像系統分別評價PEI分子量和氮磷比對納米顆粒體內外遞送效率。研究旨在篩選出兼具低毒性與高轉染效率的PEI納米載體，為其在DNA疫苗等核酸藥物遞送中的應用提供實驗依據和理論支持。

1 實驗部分

1.1材料

1. 1. 1 儀器

動態光散射儀（英國MalvernPanalytical公司）、IVIS小動物活體成像系統（美國CaliperLifeSciences公司）、微流控雙通道注射泵（南京晞邁納米科技有限公司）、微流控芯片（江蘇澎贊生物科技有限公司）、二氧化碳培養箱（美國Thermo公司）、倒置熒光顯微鏡（日本Nikon公司） pH 計（江蘇梅特勒-托利多科技）、倒置熒光顯微鏡（日本Nikon公司）、小動物活體成像系統（美國Caliper公司）、酶標儀（浙江天能科技有限公司）和細胞培養箱（美國ThermoFisherScientific公司）。

1. 1. 2 試劑

分子量分別為 1.2kDa 和 25.0kDa 的聚乙烯亞胺和檸檬酸鈉（上海阿拉丁生化科技股份有限公司），DOPE（美國MedChemExpress生物科技公司），膽固醇（浙江賽諾佩生物醫藥有限公司），DMEM培養基、胎牛血清（FetalBovineSerum，FBS）、青霉素、鏈霉素和胰酶（浙江浩克世紀生物科技有限公司），D-熒光素鈉鹽（上海翌圣生物科技股份有限公司），三溴乙醇（南京愛貝生物科技有限公司）， 超濾管（德國Merk公司）和CellCounting Kit-8（CCK-8）試劑盒、 Lipo8000^TM 商業轉染試劑和去內毒素質粒pCMV-N-EGFP/pSV40Luc（上海碧云天生物科技股份有限公司）。

1. 1. 3 動物和細胞系

6周齡雌性BALB/c小鼠（杭州杭斯生物科技有限公司）和HEK 293T 細胞（浙江浩克世紀生物科技有限公司）。

1. 2 方法

1.2.1 PEI/DNA納米顆粒的制備

將分子量分別為 1.2kDa 和 25.0kDa 的PEI分別與DOPE、Chol、無水乙醇按體積比 8.0：1.6： $5 . 4 ＼colon 8 5 . 0 ＼$ 混合，制備經DOPE、Chol脂質修飾的PEI納米顆粒，分別命名為 1.2kDaPEI^DOPE+Chol 和25.0 kDa PEIDOPE+Chol 納米載體；并制備未經DOPE、Chol脂質修飾的PEI納米顆粒作為對照。將PEI^DOPE+Chol 納米載體和未經修飾的PEI納米顆粒負載溶解于含 10μg pCMV-N-EGFP 和 pSV40Luc 去內毒素質粒的 50mmol/L 檸檬酸鈉溶液中（pH值4.5），按體積比 1：1 通過微流控技術制備形成不同氮磷比（1、3、5、7、9）的納米顆粒。

納米顆粒用PBS緩沖液（pH值7.4）定容至10mL后，轉入 50kDa 超濾管，在 4^°C 下以 12000r/min 離心 15min ;重復離心操作，直到管內上層溶液體積濃縮至 1mL 。濃縮液根據PEI分子量、脂質修飾策略和所負載質粒類型分別命名為 1.2kDa PEI/EGFP、 25.0kDa PEI/EGFP、 1.2kDa PEIDOPE+Chol /EGFP、25.O kDa PEIDOPE+Chol/EGFP、1.2 kDaPEIDOPE+Chol /Luc 和 25.0kDaPEI^DOPE+Chol/] Luc納米顆粒。上述超濾后的納米顆粒統稱為PEI/DNA納米顆粒，全部制品均于 4^°C 保存，現配現用。

1.2.2 PEI/DNA納米顆粒理化性質測定

通過動態光散射儀檢測分析PEI分子量，氮磷比對PEI/DNA納米顆粒粒徑大小和Zeta電位及分散度的影響。取 1mL 超濾后的 PEIDOPE+Chol /EGFP、25.0 kDa PEIDOPE+Chol/EGFP 納米顆粒溶液，置于Y形微量比色皿中，溫度、散射角和工作電壓分別設置為 25^°C.90^° 和 100mV 。

1. 2.3 PEI/DNA納米顆粒對HEK 293T 細胞活 力的檢測

采用CCK-8方法評價PEI分子量、脂質修飾策略和氮磷比對PEI/DNA納米顆粒轉染HEK 293T 細胞活力的影響。將HEK 293T 細胞接種到96孔板中，細胞密度為 8×10³ 個/孔，取超濾后不同氮磷比的 1.2kDa PEI/EGFP、 25.0kDa PEI/EGFP、1. 2 kDa PEIDOPE+Chol/EGFP、25.0 kDa PEIDOPE+Chol /EGFP納米顆粒溶液，分別轉染HEK 293T 細胞，每組3個復孔。

取HEK293T細胞，棄去舊培養基，將各組納米顆粒和陰性對照分別與完全DMEM培養基（含質量分數 10% FBS、質量分數 1% 青霉素和質量分數 1% 鏈霉素）按照1：1比例混勻；取 100μL 分別加入設定孔中，將96孔板放回細胞培養箱，培養 24h 后，吸去培養基，加入質量分數為 0.1mg/mL 的100μL CCK-8溶液；在細胞培養箱中孵育 ^1h 后，取出96孔板，觀察96孔板中溶液變色情況，使用酶標儀檢測每個孔在 450nm 波長下的吸光度值（ （OD） 。細胞活力（Cellviability）計算公式如式（1）所示：

其中： CV 為細胞活力， ΔOD₁ 為實驗組與不含細胞的CCK-8溶液組在 450nm 處的吸光度差值;ΔOD₂ 為對照組與不含細胞的CCK-8溶液組在450nm 處的吸光度差值。

1.2.4 PEI/DNA納米顆粒對HEK 293T 細胞的 轉染效率檢測

將HEK 293T 細胞接種于12孔板，細胞密度為 2.5×10⁵ 個/孔，將超濾后不同氮磷比的1.2kDa PEIDOPE+Chol/EGFP、25.OkDa PEIDOPE+Chol /EGFP納米顆粒溶液，分別與完全DMEM培養基（含質量分數 10% FBS、質量分數 1% 青霉素和質量分數 1% 鏈霉素）按照1：1比例混勻，取 100μL 分別加人設定孔中，以加入等量PBS溶液的HEK293T細胞為空白對照，商業轉染試劑 Lipo8000^TM 轉染的HEK 293T 細胞為陽性對照，每組3個復孔；轉染24h 和 48h 后，通過倒置熒光顯微鏡觀察EGFP的表達情況。

1.2.5 PEI/DNA納米顆粒對小鼠的轉染效率

通過小動物活體成像系統定量檢測氮磷比為5時制備的 PEIDOPE+Chol/Luc、25.O kDaPEIDOPE+Chol/Luc 納米顆粒在小鼠體內的轉染效率。各取 50μL 納米顆粒溶液大腿肌肉注射6周齡雌性BALB/c小鼠，以注射等量體積PBS溶液的BALB/c小鼠為空白對照組，每組3個重復；注射 72h 后，使用三溴乙醇麻醉小鼠，并腹膜內注射質量分數為15mg/mL 的 200μL D-熒光素鈉鹽，處理 15min ，利用小動物活體成像系統檢測小鼠體內Luc的表達情況，劃定統一ROI進行熒光信號定量。

1. 2.6 統計學分析

實驗數據的分析和圖表制作采用GraphPadPrism9軟件進行。所有數據均使用平均值 ± 標準差（mean士SD）的形式來表示3個重復的平均值，單因素多樣本分析采用雙因素方差分析（two-wayANOVA）來比較單組數據之間的差異，當 P 值小于0.05時，不同組之間存在統計學顯著性差異。

2 結果與討論

2.1PEI/DNA納米顆粒理化性質分析

2.1.1 PEI/DNA納米顆粒的粒徑分析

為了解PEI分子量和氮磷比對PEI納米顆粒理化性質的影響，以不同氮磷比將修飾后的PEI與pCMV-N-EGFP質粒混合納米顆粒，并通過動態光散射儀檢測納米顆粒的粒徑大小，結果如圖1所示。圖1表明：當氮磷比為1時，經DOPE和Chol修飾分子量為 25.0kDa 的PEI與pCMV-N-EGFP質粒形成的納米顆粒 納米顆粒）的粒徑最大，為 810nm ，大于 PEIDOPE+Chol/EGFP 納米顆粒（粒徑約 610nm） ；當氮磷比為3、5、7和9時，納米顆粒的粒徑隨氮磷比值的增加而增大，在氮磷比相同的條件下，2種分子量不同的PEI與pCMV-N-EGFP質粒混合制備的納米顆粒粒徑大小相等；在氮磷比為3時，兩種納米顆粒的粒徑最小，約 190nm ，氮磷比為5時的粒徑增加至 200nm ，氮磷比為7時的粒徑約為 300nm 以及氮磷比為9時的粒徑約 400nm 。綜上所述，納米顆粒粒徑控制在約 200nm 更有利于細胞攝取與胞內分布的均勻性，能夠減少胞吞效率差異或局部聚集現象，提高基因遞送效率與轉染穩定[26]

圖1不同分子量 PEI^DOPE+Chol /EGFP納米顆粒在不同氮磷比下的粒徑分布曲線注： ^****Plt;0.0001 。

2.1. 2 PEI/DNA納米顆粒的表面Zeta電位分析

為了進一步了解制備的PEI納米顆粒的表面電位，利用動態光散射儀檢測其Zeta電位。結果如圖2所示，隨著氮磷比的增加，2種納米顆粒的Zeta電位逐漸升高，Zeta電位由負值轉為正值，表明更多陽離子的引入中和了DNA分子的負電荷，納米顆粒表面逐漸呈正電性；在相同氮磷比條件下，25.0kDa PEIDOPE+Chol/EGFP 納米顆粒的 Zeta 電位高于 1.2kDa PEIDOPE+Chol/EGFP 納米顆粒。這說明高分子量的PEI具有更穩定的復合結構與更強的細胞攝取潛力，其原因在于高分子量的PEI具有更高的陽離子密度和更強的DNA壓縮能力，使其能夠更有效地包裹DNA并形成帶更多正電荷的復合物，在較高氮磷比條件下能更有效地與DNA結合并形成帶正電的穩定納米顆粒。

圖2不同分子量 PEI^DOPE+Chol /EGFP 納米顆粒在不同氮磷比下的Zeta電位分布曲線注： ^****Plt;0.0001 。

2.1.3 PEI/DNA納米顆粒的分散度分析

PEI納米顆粒的分散度如圖3所示，2種PEI形成的納米顆粒在不同氮磷比下的分散度變化趨勢基本一致，呈“U\"字形變化。在氮磷比為1、7及9時，納米顆粒分散度較高，表明此時納米顆粒系統不均一，特別是在氮磷比為1時，25.0kDaPEIDOPE+Chol/EGFP的分散度值接近O.85，表明存在部分DNA未被完全包裹或顆粒聚集現象。此外，在氮磷比為1和7時， 25.0kDa PEIDOPE+Chol /EGFP的分散度顯著高于 PEIDOPE+Chol /EGFP0 （Plt;0，0001） ，這可能與 25.0kDa PEI具有更強的電荷密度相關。在氮磷比為3和5時，2種納米顆粒分散度較低。此時顆粒結構穩定，粒徑均一，是形成穩定納米顆粒的最佳條件區間。綜上，氮磷比為3和5是構建粒徑均一、穩定結構的PEI/DNA納米顆粒的最優區間。同時， 25kDa PEI制備的納米顆粒具有更強的電荷密度，表現出較強的DNA壓縮能力。

圖3不同分子量 PEI^DOPE+Chol /EGFP 納米顆粒在不同氮磷比下的分散度分布曲線

2.2 PEI/DNA納米顆粒對HEK293T細胞活力的 影響

為了分析PEI分子量、脂質修飾和氮磷比對納米顆粒轉染HEK293T細胞活力的影響。將上述制備的所有納米顆粒分別轉染HEK 293T 細胞，以未修飾的PEI納米顆粒為對照，利用CCK-8試劑盒對細胞活力進行測定。結果如圖4所示，隨著氮磷比的增加，2種納米顆粒的細胞活力均呈緩慢下降趨勢，表明更多陽離子的引入造成了對細胞的損傷。在不同氮磷比下，兩種不同分子量的納米顆粒對細胞的活力影響未見明顯變化。此外，與未經修飾的納米顆粒相比， 1.2kDa PEIDOPE+Chol/EGFP 和 25.0kDa PEIDOPE+Chol/EGFP納米顆粒處理細胞后的存活率明顯增高，表明DOPE和Chol修飾可顯著降低了PEI/DNA納米顆粒的細胞毒性，提升細胞活力。PEI細胞毒性的下降可能是Chol修飾改善了納米顆粒的血液穩定性，從而抑制其在循環中的早期解離，阻礙PEI與細胞膜的直接接觸，降低了PEI對細胞膜的損傷風險，進而降低了PEI的細胞毒性[27-30]；DOPE的不飽和脂肪酸結構增強了納米顆粒與細胞膜的融合能力，促進了內體逃逸并提高了內化效率，在一定程度上降低PEI的細胞毒性[31]。

2.3 PEI/DNA納米顆粒對HEK293T細胞的轉染 效率分析

為了分析PEI分子量和氮磷比對納米顆粒轉染效率的影響，通過熒光顯微鏡觀察納米顆粒在HEK293T細胞中遞送pCMV-N-EGFP質粒的表達情況。結果如圖5所示，當氮磷比為3和5時，轉染后 24h 和 ^48h 的細胞中可見明顯的綠色熒光信號。

圖4不同分子量 PEIDOPE+Chol/EGFP 納米顆粒轉染后 HEK 293T 細胞活力變化直方圖注： ^**Plt;0.01 ^****Plt;0.0001 。

在氮磷比為5時，納米顆粒轉染細胞中的綠色熒光信號最強，優于氮磷比為3時的納米顆粒，說明較高氮磷比有利于質粒表達。轉染 48h 后，在25.0kDa PEIDOPE+Chol/EGFP轉染細胞中的綠色熒光信號明顯比 1.2kDa PEIDOPE+Chol/EGFP 轉染細胞中的強，表明高分子量PEI具有更強的轉染效率。氮磷比為1、7和9制備的納米顆粒處理細胞中均無任何熒光信號，說明了這些納米顆粒不能有效遞送外源DNA進人細胞，這可能與這些納米顆粒具有較大的粒徑和分散度有關。綜上，當氮磷比為5時制備的25.O kDa PEIDOPE+Chol/EGFP 納米顆粒的遞送效率最佳；氮磷比為3的 25.0kDa PEIDOPE+Chol /EGFP納米顆粒次之；以氮磷比為3和5制備的1.2kDa PEIDOPE+Chol/EGFP也能有效遞送外源DNA進入細胞，在 ^48h 的轉染效率遠遠低于 25.0kDa PEIDOPE+Chol /EGFP 納米顆粒。

圖5不同分子量 PEI^DOPE+Chol /EGFP 納米顆粒遞送 EGFP 在 HEK 293T細胞中熒光表型圖注：PBS 表示磷酸緩沖液，作為陰性對照;Lipo 表示 Lipo8000^TM ，作為陽性對照;白線標尺為 100μm 。

2.4PEI/DNA納米顆粒體內轉染分析

為了在活體動物水平分析PEI分子量對納米顆粒體內遞送DNA的影響，以氮磷比為5分別制備 1.2kDa 和 25.0kDa PEI納米顆粒，并肌肉注射于小鼠體內。小鼠處理 ^72h ，利用小動物活體成像系統觀察pSV40Luc質粒的表達情況，結果如圖6所示。從圖6可以看出：與PBS對照組相比，1.2kDa PEIDOPE+Chol /Luc 和 25.0kDaPEI^DOPE+Chol/Lu C納米顆粒均能成功將pSV40Luc質粒遞送到小鼠體內并得到表達， 25.0kDaPEI^DOPE+Chol/Luc 注射小鼠體內的平均熒光信號強高于 1.2kDaPEI^DOPE+Chol/ Luc 處理組；在 25.0kDaPEI^DOPE+Chol/Luc 納米顆粒處理組中，小鼠體內的平均熒光強度為 0.2595×10⁵ p/（s?cm²?sr） ，比 uc 處理組的平均熒光強度為 0.2095×10⁵p/（s?cm²?sr） 提升約 20% ，高分子量PEI比低分子量PEI具備更強的DNA遞送效率，其原因可能是高分子量PEI具有較強的DNA壓縮能力和更高的表面電荷，增強了其與細胞膜的相互作用，提升了體內遞送效果[32-33]。

3結論

本文采用DOPE和Chol修飾分子量分別為 和 25.0kDa 的PEI為基礎，將修飾后的PEI與DNA按照不同的氮磷比進行混合，制備PEI/DNA納米顆粒。通過評估納米顆粒的理化性質、轉染效率和細胞毒性，篩選得到了高效低毒的PEI納米載體。主要結果如下：

a）DOPE和Chol修飾能顯著降低PEI的細胞毒性，顯著提升PEI/DNA納米顆粒在HEK293T細胞中的細胞活力。

b）當氮磷比為3和5時制備的PEI/DNA納米顆粒具有理想的粒徑 （190～200nm） ）、適中的Zeta電位 （5～10mV） 和較低的分散度 （0.1～0.2） ，有利于細胞攝取和基因遞送。

c）當氮磷比為5時， 25.0kDa PEI/DNA納米顆粒展現出最優的DNA遞送效率。 PEI/DNA納米顆粒體外轉染產生的綠色熒光信號明顯強于 PEI/DNA納米顆粒。在活體實驗中， 25.0kDa PEI/DNA納米顆粒在活體中轉染產生的平均熒光強度比 1.2kDa PEI/DNA納米顆

粒處理組提升約 20%

圖6不同分子量 PEI^DOPE+Chol /Luc 納米顆粒遞送Luc在小鼠活體中的表達

注：PBS表示磷酸緩沖液，作為陰性對照； 1.2kDa 表示 納米顆粒，（204號 25.0kDa 表示 25.0kDa PEIDOPE+Chol/Luc 納米顆粒； ^*Plt;0.05 ^***Plt;0.001 。

本文的研究結果表明，在氮磷比為5時，經DOPE和Chol修飾的 25.0kDa PEI/DNA納米顆粒不僅顯著降低了細胞毒性，同時實現了高效穩定的DNA遞送，為利用PEI納米載體進行DNA疫苗開發和應用研究奠定基礎。但未來還需PEI納米載體在DNA疫苗遞送研究中的穩定性和免疫原性，進一步優化其在DNA疫苗遞送中的實際應用效果。

參考文獻：

[1]CasperJ，Schenk SH，ParhizkarE，etal.Polyethylenimine （PEI） in gene therapy：Current status and clinical applications [J].Journal of Controlled Release，2023，362：667-691.

[2] Tan X，Jia F，Wang P，et al. Nucleic acid-based drug delivery strategies[J]. Journal of Controlled Release，2020，323：240-252.

[3]Boussif O，Lezoualc'hF，Zanta M A，etal. Aversatile vector for gene and oligonucleotide transfer into cells in culture and in vivo：Polyethylenimine.[J]. Proceedings of the National Academy ofSciencesUSA，1995，92（16）：7297-7301.

[4]Pei D，Buyanova M. Overcoming endosomal entrapment in drug delivery[J].Bioconjugate Chemistry，2019，30（2）：273-283.

[5]BaiJH，Yu Q T，Wang Y W，et al.Polyethyleneiminemediated assembly of DNA nanotubes for KRAS siRNA delivery inlung adenocarcinoma therapy[J]. Journal of Materials

CnemIstryD，∠U∠4，1z（∠0）：044Z-04?1.

[6]Ahmadi Z，Jha D，Kumar B，et al. Bifunctionally engineered polyethylenimines as efficient DNA carriers and antibacterials against resistant pathogens [J]. Journal of Biomaterials Applications，2018，33（3）：363-379.

[7]ClarkSR，LeeKY，LeeH，etal.Determining theeffects ofPEI adsorption on the permeability of1，2-dipalmitoylphosphatidylcholine/ bis（monoacylglycero） phosphate membranes under osmotic stress[J].ActaBiomaterialia，20l8，65：317-326.

[8]Beyerle A，Irmler M，Beckers J，et al. Toxicity pathway focused gene expression profiling of PEI-based polymers for pulmonaryapplications[J].Molecular Pharmaceutics，2o10，7 （3）：727-737.

[9] Lee Y，Miyata K，Oba M，et al. Charge-conversion ternary polyplex with endosome disruption moiety：A technique for efficient and safe gene delivery[J]. Angewandte Chemie InternationalEdition，2008，120（28）：524l-5244.

[10]Wu P，Luo X，Wu H，et al. Combined hydrophobization of polyethyleniminewith cholesterol andperfluorobutyrate improves siRNA delivery[J]. Bioconjugate Chemistry，2020， 31（3）：698-707.

[11]Parhiz H，Hashemi M，Hatefi A，et al.Arginine-rich hydrophobic polyethylenimine： Potent agent with simple components for nucleic acid delivery[J]. International Journal of Biological Macromolecules，2013，60：18-27.

[12]Ma K，Hu M，Qi Y，et al. Structure-transfection activity relationships with glucocorticoid-polyethyl-enimine conjugate nuclear gene delivery systems[J]. Biomaterials， 2009，30 （22）：3780-3789.

[13]Navarro G，Sawant R R，Biswas S，et al. P-glycoprotein silencing with siRNA delivered by DOPE-modified PEI overcomes doxorubicin resistance in breast cancer cells[J]. Nanomedicine，2012，7（1）：65-78.

[14]Navarro G， Sawant R R， Essex S，et al. Phospholipidpolyethylenimine conjugate-based micelle-like nanoparticles for siRNA delivery[J].Drug Delivery and Translational Research， 2011，1（1）：25-33.

[15] Zhao Z，Ukidve A，Kim J，et al. Targeting strategies for tissue-specific drug delivery[J]. Cell， 202o，181（1）：151-167.

[16] Lee Y H，Park HI，Choi J S. Novel glycol chitosan-based polymeric gene carrier synthesized by a Michael addition reaction with low molecular weight polyethylenimine[J]. Carbohydrate Polymers，2016，137：669-677.

[17] Yue J，Wu J，Liu D，et al. BMP2 gene delivery to bone mesenchymal stem cell by chitosan-g-PEI nonviral vector[J]. Nanoscale Research Letters，2015，10（l）：203.

[18] Yamada H，Loretz B，Lehr C M. Design of starch-graft-PEI polymers： An effective and biodegradable gene delivery platform[J].Biomacromolecules，2014，15（5）：1753-1761.

[19] Ochrimenko S，Vollrath A，Tauhardt L，et al. Dextran-graftlinear poly（ethylene imine） s for gene delivery： Importance of the linking strategy[J]. Carbohydrate Polymers，2014，113： 597-606.

[20]Nicolle L，Casper J，Willimann M，et al. Development of covalent chitosan-polyethylenimine derivatives as gene delivery vehicle：Synthesis， characterization， and evaluation [J]. International Journal of Molecular Sciences， 2O21，22（8）： 3828.

[21] Noga M， Edinger D，Wagner E，et al. Characterization and compatibility of hydroxyethyl starch-polyethylenimine copolymers for DNA delivery[J]. Journal of Biomaterials Science，Polymer Edition，2014，25（9）：855-871.

[22]Hatakeyama H，Akita H，Harashima H. The polyethyleneglycol dilemma：Advantage and disadvantage of PEGylation of liposomes for systemic genes and nucleic acids delivery to tumors [J]. Biologicalamp;.Pharmaceutical Bulletin，20l3，36（6）：892-899.

[23] Zuhorn I S，Oberle V，Visser W H，et al. Phase behavior of cationic amphiphiles and their mixtures with helper lipid influences lipoplex shape，DNA translocation，and transfection efficiency[J]. Biophysical Journal，2002，83（4）：2096-2108.

[24]Dabkowska AP，Barlow D J，Hughes A V，et al. The effect of neutral helper lipids on the structure of cationic lipid monolayers[J]. Journal of The Royal Society Interface，2012， 9（68）： 548-561.

[25] Jerzykiewicz J， Czogalla A. Polyethyleneimine-based lipopolyplexes as carriers in anticancer gene therapies[J]. Materials，2022，15 （1）：179.

[26]Afrouz M， Ahmadi-Nouraldinvand F，Amani A，et al. Preparation and characterization of magnetic PEG-PEI-PLAPEI-PEG/F ?₃ 0 ⁴ -PCL/DNA micelles for gene delivery into MCF-7 cells [J]. Journal of Drug Delivery Science and Technology，2023，79：104016.

[27]Eusebio D， Paul M， Biswas S，et al. Mannosylated polyethylenimine cholesterol-based nanoparticles for targeted delivery of minicircle DNA vaccine against COVID-19to antigen-presentingcels [J]. International Journal of Pharmaceutics，2O24，654：123959.

[28]胡立中，李靖，郁川，等．聚乙烯亞胺納米基因遞送系統的研 究進展[J]．中國醫院藥學雜志，2024，44（7）：853-858.

[29］邢浩宇，孫潔芳，董慧勝．基因遞送中陽離子脂質體結構對轉 染效率及細胞毒性的影響研究進展[J].中國藥理學與毒理學 雜志，2024，38（3）：220-231.

[30] Bajaj A，Kondaiah P，Bhattacharya S. Synthesis and gene transfection eficacies of PEI-cholesterol-based lipopolymers [J].Bioconjugate Chemistry，2008，19（8）：1640-1651.

[31]Essex S，Navarro G，Sabhachandani P，et al.Phospholipidmodified PEI-based nanocarriers for in vivo siRNA therapeutics against multidrug-resistant tumors[J]. Gene Therapy，2015， 22（3）：257-266.

[32] Zare F，Kazemi M，Khalvati B，et al. Small libraryof prednisolone and budesonide conjugated low and high molecular weight polyethylenimine for delivery of plasmid DNA[J]. BioNanoScience，2024，15（1）：112.

[33] Gao Y，Huang JY，O'Keeffe Ahern J，et al. Highly branched poly（ β -amino esters）for non-viral gene delivery： High transfection eficiency and low toxicity achieved by increasing molecular weight[J].Biomacromolecules，20l6，17（11）： 3640-3647.

團隊介紹

金偉波教授團隊專注于核酸藥物的開發和遞送研究，主要研究方向包括核酸藥物的分子設計以及遞送系統的開發和優化等。團隊包括教授1名，副教授1名，講師1名，碩士研究生10余名。金偉波，博士，教授，浙江理工大學“521青年拔尖人才”，嘉興市科技創新創業領軍人才，浙江省生物化學與分子生物學學會理事。吳方麗，副教授，2008年6月獲西北農林科技大學微生物專業博士學位，2023年10月—2024年10月任英國伍斯特大學科學與環境學院訪問學者。團隊承擔國家自然科學基金4項、浙江省自然科學基金項目4項、企業合作項目5項;發表 SCI論文30 余篇，獲授權發明專利13項。團隊建立了RNA藥物的生物信息學設計分析平臺和應用技術平臺，近期在RNA納米載體領域取得了突破性進展，開發了多種新型RNA 納米遞送載體，并成功應用于動物疫苗、動物抗病毒以及植物病害防治領域，相關研究水平處于國際前列。

（責任編輯：張會巍）