目前，通过化学疗法治疗癌症患者是临床研究热点之一，但是由于抗癌药物的副作用和多次药物后的免疫力现象导致化学疗法在临床医学上受到极大限制。由于肿瘤细胞扩散较快，单纯的基因治疗难以达到长期抑制的作用。因此联合基因和药物控释治疗方法，抑制肿瘤细胞并避免多次服用药物引起的药物免疫性，目前已成为新的研究方向。这种方法对载体材料提出了较高要求，需要同时负载抗癌药物和目标基因并且互不干扰，有效地将药物和基因输送到靶细胞并进行释放和表达。

  这项工作通过点击化学反应和酰胺化反应，合成以壳聚糖 (Cs) 为主链、聚酰胺-胺树枝状分子 (polyamidoamine, PAMAM) 基元和脱氧胆酸 (DCA) 为侧链的两亲性梳形聚合物 (PAMAM-Cs-DCA) (Scheme 1)。¹H NMR和FTIR表征确定了产物的结构 (Figure 1)。

Scheme 1. (A) Schematic representation of co-delivering hydrophobic drug and pDNA by PAMAM-Cs-DCA. Synthesis routes of (B) 6-N₃-Cs and (C) PAMAM-Cs-DCA.

Figure 1. (a) FT-IR spectra of propargyl focal point PAMAM dendron (G=3), 6-N₃-Cs-DCA and PAMAM-Cs-DCA. (b) ¹H NMR spectra of PAMAM dendron (G=3), 6-N₃-Cs-DCA₇, and PAMAM₁₄-Cs-DCA₇ in DMSO-d₆.

  PAMAM-Cs-DCA在水中自组装形成以PAMAM和Cs为亲水外壳、DCA为疏水内核的纳米胶束，通过荧光光谱、动态光散射(DLS)和TEM测试，研究了PAMAM-Cs-DCA的胶束化行为 (Figure 2)。

Figure 2. Intensity ratios (I₁/I₃) from pyrene emission spectra in PBS buffer (pH 7.4) against the logarithm of concentration of (a) PAMAM₁₂-Cs-DCA₁₁ NPs or (b) PAMAM₁₄-Cs-DCA₇. TEM images and size distributions obtained from DLS of the NPs from (c) ) PAMAM₁₂-Cs-DCA₁₁ and (d) PAMAM₁₂-Cs-DCA₁₁-DOX.

  以阿霉素为模型药物，考察了PAMAM-Cs-DCA纳米胶束的药物负载能力和药物释放行为，药物负载率随着DCA取代度的增加而增加，在整个药物释放过程中载药胶束PAMAM-Cs-DCA-DOX的药物释放速率都保持缓慢而稳定，并随着pH值的降低而变快 (Figure 3)。

Figure 3. In vitro release profiles of entrapped DOX from PAMAM₁₂-Cs-DCA₁₁ NPs and PAMAM₁₄-Cs-DCA₇ NPs in phosphate buffer (pH 7.4 or 5.2) at 37 ℃. The inset is an enlarged image for showing the initial release. (n=3, mean ± standard deviation)

  凝胶电泳实验表明当N/P值大于等于1:1时，PAMAM-Cs-DCA和负载药物的PAMAM-Cs-DCA-DOX都能通过亲水壳PAMAM基元包裹pDNA，并完全阻滞pDNA在凝胶电泳中的迁移。DLS和Zeta电位测试表明，PAMAM-Cs-DCA和PAMAM-Cs-DCA-DOX能和pDNA形成粒径为200-300 nm的球形复合物，表面电荷为正值。MTT测试表明PAMAM-Cs-DCA和PAMAM-Cs-DCA-DOX在293T细胞中具有较低的细胞毒性，远低于PEI(25 KDa)的细胞毒性；负载药物的PAMAM-Cs-DCA-DOX的细胞毒性稍大于PAMAM-Cs-DCA。PAMAM-Cs-DCA / pDNA复合物和PAMAM-Cs-DCA-DOX / pDNA复合物都能有效地将pDNA转进293T细胞中，转染效率随N/P值的增加而增加；并且负载阿霉素后，复合物的转染效率稍微降低 (Figure 4和Figure 5)。

Figure 4. Transfection efficiency of PAMAM₁₂-Cs-DCA₁₁ NPs/pDNA, PAMAM₁₄-Cs-DCA₇ NPs/pDNA, PAMAM₁₂-Cs-DCA₁₁-DOX NPs/pDNA and PAMAM₁₄-Cs-DCA₇ -DOX NPs/pDNA complexes in 293T cells at various N/P ratios using PEI/DNA complexes as the control. (*p<0.05, n=3, mean ± standard deviation)

Figure 5. Representative fluorescence images of 293T cells transfected by PAMAM₁₂-Cs-DCA₁₁NPs/pDNA complex (a: N/P 5:1; b: N/P 10:1; c: N/P 20:1), PAMAM₁₂-Cs-DCA₁₁-DOX NPs/pDNA complex (d: N/P 5:1; e: N/P 10:1; f: N/P 20:1), PEI/pDNA complex (g: N/P 10) and native pDNA (h) (AI and BI: fluorescence field images; AII and BII: bright field images).

  以上相关成果以“Cationic nanoparticles self-assembled from amphiphilic chitosan derivatives containing poly(amidoamine) dendrons and deoxycholic acid as a vector for co-delivery of doxorubicin and gene”为题在 Carbohydrate Polymers (2021，Article 117706) [SCI impact factor: 7.182] 上发表。论文的共同第一作者为陈珊珊博士生和邓俊杰博士，通讯作者为中山大学材料科学与工程学院张黎明教授。该研究得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金和聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室的资助与支持。

  论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S014486172100093X