[发明专利]一种基因传递系统的三维纳米支架及其制备与应用

说明书

技术领域

本发明涉及三维非病毒基因传递系统，具体地说，涉及三维纳米支架、种子细胞的培养及其基因转染。

背景技术

基于组织工程三维支架的非病毒基因传递系统(3 dimensional scaffolds genedelivery system，3DS-GDS)已经成为非病毒型GDS研究的又一重要方向。种子细胞，三维支架及生长因子是组织工程研究的三大要素，三维支架和生长因子构成细胞赖以生存的微环境。细胞培养过程中，生长因子往往直接加入培养液中，由于生长因子半衰期短，易被稀释和降解，这种“外加法”需要反复大剂量给药，繁琐且价格非常昂贵。通过转基因技术将生长因子基因导入种子细胞后，可使细胞自身表达生长因子，这种“内加法”无疑是有利于组织的修复与再生。传统的基因传递技术，无论是病毒型还是非病毒型，一般只是瞬时转染，难以实现生长因子持续高效的表达。为此，人们尝试在三维支架中包嵌DNA，以便基因随着支架的逐步降解缓慢释放，持续转染细胞(参见：StorrieH，Mooney DJ.Sustained delivery of plasmid DNA from polymeric scaffolds fortissue engineering.Adc Drug Deliv Rev.，2006，58(4)：500-514；Tabata Y.Regenrative inductive therapy based on DDS technology of protein and gene.JDrug Target，2006，14(7)：483-495)。目前可用于基因缓释的支架材料有(参见：CaptioRM，Sepctor M.Collagen scaffolds for nonviral IGF-1 gene delivery in articularcartilage tissue engineering[J].Gene Ther.2007，14(9)：721-32；Yuanyuan W，Li L，Shengrong G.Characterization of biodegradable and cytocompatiblenano-hydroxyapatite/poly caprolactone porous scaffolds in degradation in vitro[J].Polymer Degradation and Stability，2009，1-7)：细胞外基质(Extracellularmatrix，ECM)、天然或合成的高分子及其共聚物等，其中ECM(参见：SepidehHeydarkhan-Hagvall，Katja Schenke-Layland，Andrew P.Dhanasopon，et al.Three-dimensional electrospun ECM-based hybrid scaffolds for cardiovasculartissue engineering[J].Biomaterials，2008，29(19)：2907-2914)是由邻近细胞分泌的蛋白纤维、蛋白聚糖和非纤维蛋白等成分通过化学和物理交联组成的具有三维结构的网状结构，为组织和细胞的生长提供支撑和弹性，与细胞特别亲合、易于模拟体内环境。Capito等将胰岛素样生长因子的基因与脂质体转染试剂复合后，与ECM(胶原-氨基聚糖)三维支架交联，在两周培养期内仅释放出约1％，连续表达的胰岛素样生长因子可显著促进组织的再生(参见：Captio RM，Sepctor M.Collagen scaffolds for nonviralIGF-1 gene delivery in articular cartilage tissue engineering[J].Gene Ther.2007，14(9)：721-32)。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种基于组织工程三维支架的非病毒基因传递系统及其在非病毒基因传递系统中的应用。

本发明的技术方案如下：