DSPE-PEG-PEI凭借聚乙烯亚胺(PEI)的阳离子特性,成为核酸递送的重要载体。优化其阳离子特性,对提升与核酸分子的复合效率、增强基因转染效果具有关键意义。
图为:DSPE-PEG-PEI结构式
PEI的阳离子特性源于其丰富的氨基,在生理pH下部分质子化形成正电荷,可通过静电作用与带负电的核酸结合。然而,过度的正电荷会引发非特异性细胞摄取与免疫有害性,因此需对阳离子特性进行准确调控。目前,主要优化策略包括化学结构修饰与参数调控。在结构修饰方面,通过PEI分子的支链化、引入可降解基团(如酸敏感腙键)或屏蔽阳离子的亲水聚合物,可平衡电荷密度与生物安全性。例如,用聚乙二醇(PEG)包裹PEI表面部分氨基,既能降低正电荷密度,减少非特异性吸附,又能保留足够的阳离子位点用于核酸结合。
图为:PEI结构式
在参数调控层面,调整DSPE-PEG-PEI中PEI的分子量、PEG化程度及DSPE与PEI的比例,可影响复合效率。研究表明,中等分子量(约25kDa)的PEI与核酸复合能力最佳,过高或过低的分子量均会降低复合物稳定性。此外,适度的PEG化(PEG链分子量2-5kDa,摩尔占比5%-10%)可通过空间位阻效应防止复合物聚集,同时维持与细胞膜的有效相互作用。
优化后的DSPE-PEG-PEI与核酸形成的复合物,在粒径、zeta电位和包封率上均表现良好。例如,当阳离子特性调控至zeta电位+20mV左右时,复合物不仅能高效压缩核酸形成稳定纳米颗粒(粒径约100-200nm),还能通过静电吸附与细胞膜结合,促进细胞摄取。未来,结合计算模拟与高通量筛选技术,有望进一步优化DSPE-PEG-PEI的阳离子特性,提升其在基因Treatment 领域的应用潜力。