Copolymères de bloc biocompatibles biocompatibles de methionine pour la livraison ciblée de Plasmid d'ADN
Summary
Ce travail présente la préparation des copolymères biocompatibles biocompatibles de bloc de méthionine (mBG) par l’intermédiaire de la méthode réversible de transfert de chaîne d’addition-fragmentation (RAFT). La capacité de complexation d’ADN plasmide du MBG obtenu et de leur efficacité de transfection ont été également étudiées. La méthode RAFT est très bénéfique pour les monomères polymérisantes contenant des groupes fonctionnels spéciaux.
Abstract
La polymérisation réversible du transfert de chaîne de fragmentation-ajout (RAFT) intègre les avantages de la polymérisation radicale et de la polymérisation vivante. Ce travail présente la préparation des copolymères biocompatibles biocompatibles fonctionnales de méthionine par l’intermédiaire de la polymérisation de RAFT. Tout d’abord, N,N–bis(2-hydroxyethyl)methacrylamide-b–N-(3-aminopropyl)methacrylamide (BNHEMA-b-APMA, BA) a été synthétisé via la polymérisation RAFT à l’aide de 4,4′-azobis(4-acide cyanovaleric) (ACVA) comme un l’agent d’initiation et le dithiobenzoate d’acide 4-cyanopentanoic (CTP) comme agent de transfert de chaîne. Par la suite, N,N-bis(2-hydroxyethyl)methacrylamide-b–N-(3-guanidinopropyl)methacrylamide (méthionine greffée BNHEMA-b-GPMA, mBG) a été préparée en modifiant les groupes d’amine en APMA avec de la méthionine et de la guanidine Groupes. Trois types de polymères de bloc, mBG1, mBG2, et mBG3, ont été synthétisés pour la comparaison. Une réaction de ninhydrin a été employée pour quantifier le contenu d’APMA ; mBG1, mBG2 et mBG3 avaient respectivement 21 %, 37 % et 52 % d’APMA. Les résultats de la chromatographie de perméation de gel (GPC) ont prouvé que les copolymères de BA possèdent des poids moléculaires de 16.200 (BA1), 20.900 (BA2), et 27.200 (BA3) g/mol. La capacité de complexation de l’ADN plasmide (pDNA) des porteurs de gènes copolymères de bloc obtenus a également été étudiée. Les rapports de charge (N/P) étaient 8, 16, et 4 quand le pDNA a été complexe complètement avec mBG1, mBG2, mBG3, respectivement. Lorsque le rapport N/P des polyplexes de mBG/pDNA était plus élevé que 1, le potentiel Zeta de mBG était positif. À un rapport N/P entre 16 et 32, la taille moyenne des particules de polyplexes mBG/pDNA se siant entre 100 et 200 nm. Dans l’ensemble, ce travail illustre un protocole simple et pratique pour la synthèse du porte-avions de copolymère de bloc.
Introduction
Ces dernières années, la thérapie génique a émergé pour la livraison thérapeutique d’acides nucléiques comme médicaments pour traiter toutes sortes de maladies1. Le développement de médicaments géniques, y compris l’ADN plasmide (pDNA) et le petit ARN interférant (siRNA) repose sur la stabilité et l’efficacité du système d’administration de médicaments (DDS)2. Parmi tous les Porteurs de Polymère Cationic, les porteurs de polymères cationic ont les avantages d’une bonne stabilité, d’une faible immunogénicité, et d’une préparation et d’une modification faciles, qui donnent aux porteurs de polymères cationic de larges perspectives d’application3,4. Pour des applications pratiques en biomédecine, les chercheurs doivent trouver un porteur depolymère cationic avec l’efficacité élevée, la faible toxicité, et la bonne capacité de ciblage 5. Parmi tous les porteurs de polymères, les copolymères de bloc sont l’un des systèmes de livraison de médicaments les plus utilisés. Les copolymères de bloc sont intensivement étudiés pour leur propriété d’auto-assemblage et leurs capacités à former des micelles, des microsphères, et des nanoparticules dans la livraisondedrogue 5. Les copolymères de bloc peuvent être synthétisés par l’intermédiaire des méthodes vivantes de polymérisation ou de chimie de clic.
En 1956, Szwarc et coll. ont soulevé le sujet de la polymérisation vivante, la définissant comme une réaction sans réactions en chaîne6,7. Depuis lors, plusieurs techniques ont été développées pour synthétiser les polymères à l’aide de cette méthode; ainsi, la polymérisation vivante est considérée comme un jalon de la science des polymères8. La polymérisation vivante peut être classée dans la polymérisation anionique vivante, lapolymérisation cationic vivante, et la polymérisation radicale de désactivation réversible (RDRP) 9. Les polymérisations anioniques/cationiques vivantes ont une portée limitée d’application en raison de leurs conditions de réaction strictes10. La polymérisation radicale contrôlée/vivante (CRP) a des conditions de réaction douces, disposition commode, et bon rendement et a donc été un foyer de recherche important ces dernières années11. Dans le CRP, les chaînes de propagation actives sont réversiblement passivated en dormantes pour réduire la concentration des radicaux libres et éviter la réaction bimoléculaire des radicaux de chaîne de propagation. La polymérisation d’addition ne peut se poursuivre que si les chaînes de propagation dormantes inactives sont réversiblement animées en radicaux de chaîne. En tant que l’une des formes les plus prometteuses de polymérisation radicale vivante, la polymérisation réversible de transfert de chaîne d’addition-fragmentation (RAFT) est une méthode applicable aux polymères de bloc de rendement avec le poids et la structure moléculaires contrôlés, le poids moléculaire étroit distribution, et portant les groupes fonctionnels12. La clé du succès de la polymérisation RAFT est l’effet des agents de transfert de chaîne, généralement dithioesters, qui possèdent une constante de transfert de chaîne très élevé.
Dans cet article, une méthode de polymérisation RAFT a été conçue pour préparer le polymère de bloc BNHEMA-b-APMA, prenant 4,4′-azobis(4-cyanovaleric acid) (ACVA) comme agent initiateur et 4-cyanopentanoic acide dithiobenzoate (CTP) comme agent de transfert de chaîne. La polymérisation RAFT a été utilisée deux fois pour introduire BNHEMA dans les porteurs de polymères cationiques. Par la suite, les groupes d’amine dans la chaîne d’APMA ont été modifiés avec la méthionine et le réagent de guanidinylation 1-amidinopyrazole hydrochlorure. En faisant l’utilisation des charges positives du réactif de guanidinylation et de la structure de squelette de polymère de methacrylamide, l’efficacité cellulaire d’apaisement des porteurs obtenus de polymère de bloc a été améliorée.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cette étude a introduit une série de porteurs de gènes cationiques de polymère de bloc de BNHEMA-b-APMA. Ces polymères de bloc ont été synthétisés par l’intermédiaire de la méthode réversible de transfert de chaîne d’addition-fragmentation (RAFT). Le segment hydrophile BNHEMA a été introduit pour améliorer la solubilité. Les groupes de méthionine et de guanidine ont été modifiés pour améliorer la capacité cible et l’efficacité de la transfection5. Le contenu de la chaîne A…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette recherche a été soutenue par le National Key Research and Development Program of China (No. 2016YFC0905900), National Natural Science Foundation of China (Nos. 81801827, 81872365), Basic Research Program of Jiangsu Province (Natural Science Foundation, No. BK20181086), et Jiangsu Cancer Hospital Scientific Research Fund (No. ZK201605).
Materials
| 1-hydroxybenzotriazole | Macklin Biochemical Co., Ltd,China | H810970 | ≥97.0% |
| 1,4-dioxane | Sinopharm chemical reagent Co., Ltd, China | 10008918 | AR |
| 1-amidinopyrazole Hydrochloride | Aladdin Co., Ltd., China | A107935 | 98% |
| 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride | Aladdin Co., Ltd., China | E106172 | AR |
| 4,4’-azobis(4-cyanovaleric acid) | Aladdin Co., Ltd., China | A106307 | Analytical reagent (AR) |
| 4-cyano-4-(phenylcarbonothioylthio)pentanoic Acid | Aladdin Co., Ltd., China | C132316 | >97%(HPLC) |
| Acetate | Sinopharm chemical reagent Co., Ltd, China | 81014818 | AR |
| Acetone | Sinopharm chemical reagent Co., Ltd, China | 10000418 | AR |
| Agarose | Aladdin Co., Ltd., China | A118881 | High resolution |
| Ascorbic acid | Aladdin Co., Ltd., China | A103533 | AR |
| DMSO | Aladdin Co., Ltd., China | D103272 | AR |
| Ethylene glycol | Aladdin Co., Ltd., China | E103319 | AR |
| N-(3-aminopropyl)methacrylamide hydrochloride | Aladdin Co., Ltd., China | N129096 | ≥98.0%(HPLC) |
| N,N-bis(2-hydroxyethyl)methacrylamide | ZaiQi Bio-Tech Co.,Ltd, China | CF259748 | ≥98.0%(HPLC) |
| Ninhydrin | Aladdin Co., Ltd., China | N105629 | AR |
| PBS buffer | Aladdin Co., Ltd., China | P196986 | pH 7.4 |
| Plasmid DNA | BIOGOT Co., Ltd, China | pDNA-EGFP | pDNA-EGFP |
| Plasmid DNA | BIOGOT Co., Ltd, China | Pdna | pDNA |
| Sodium carbonate decahydrate | Aladdin Co., Ltd., China | S112589 | AR |
| Trimethylamine | Aladdin Co., Ltd., China | T103285 | AR |
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