Abstract
本研究目的在設計及合成低細胞毒性的生物可分解性陽離子型高分子載體，使其能夠與帶負電荷的質體DNA分子藉由靜電作用力自組裝地形成奈米尺度的複合體，並藉由電泳膠片分析、粒徑分析儀、表面電位儀與原子力顯微鏡分析，探討此複合體在緩衝溶液中的相關物理化學性質，並觀察在限制核酸內切脢作用下，合成之高分子載體能否有效地保護質體DNA。為了評斷所合成之高分子載體是否適合作為基因傳遞載體，在體外試驗中，我們分析此高分子/DNA複合體在293細胞或COS-7細胞中的轉染能力及其對細胞存活率的影響。首先藉由離胺酸的衍生物合成出在高分子主鏈以及側鏈上分別帶有胺基官能基的兩種聚胺基甲酸酯N-methyldiethanolamine-diethylethylenediamine polyurethane (DEDA-PU)以及Ethambutol-diethylethylenediamine polyurethane (BUDA-PU)。合成之聚胺基甲酸酯主鏈結構中間隔地分布的PEG鏈段，使其在水溶液中可以快速地裂解，因此在生理環境下，此高分子化合物載體/DNA複合體在細胞中，可經由水解，釋放出質體DNA，減少因載體本身對細胞所可能導致的累積性毒害(cumulative cytotoxic effect)，並且能夠在48小時內成功地轉染哺乳動物類細胞。DEDA-PU與質體DNA(pCMV-βgal) 在重量比為50/1時，形成一粒徑為103 nm及表面電位為9 mV的複合體，在293細胞中DEDA-PU/質體DNA複合體在重量比為50/1時所產生的轉染結果，能夠比得上Poly(2-(dimethylamino)ethyl methacrylate)/質體DNA複合體在重量比為1/1時的最佳轉染效率，轉染效率約為8 % (約有800個細胞有轉染表現)。而BUDA-PU/pCMV-βgal複合體的重量比為200/1時，複合體的粒徑為109 nm及表面電位為32 mV，在COS-7細胞中BUDA-PU/質體DNA複合體在重量比為200/1時，轉染效率約為21 % (約有2100個細胞有轉染表現)，較Polyethylenimine/質體DNA複合體(重量比1/1)對於COS-7細胞的最佳轉染數效率(約1200個細胞有轉染表現)還來得高。此外，藉由天門冬胺酸的衍生物合成出在高分子主鏈上帶有三級胺及側鏈帶有一級胺官能基的新型聚酯高分子(amine-containing polyester，A-PE)。基本上A-PE與質體DNA所形成的複合體在重量比為20/1時，可形成粒徑為85 nm及表面電位為7 mV之複合體，然而，在一系列的轉染實驗中卻無法得到效果。因此，採用可水解的陽離子型聚酯高分子作為基因載體之應用，仍有待後續研究者再行探討。