DGL樹枝狀大分子是一種以賴氨酸為單體,通過縮聚反應(yīng)形成的高度支化聚合物,屬于樹枝狀大分子家族的重要成員。其結(jié)構(gòu)由內(nèi)核向外逐層擴展,形成具有明確代數(shù)(G1-G5)的樹狀球體,表面富含高密度活性氨基基團,內(nèi)部存在可調(diào)控的納米級空腔。這種獨特結(jié)構(gòu)賦予其精準(zhǔn)的分子設(shè)計能力,可通過修飾氨基實現(xiàn)功能化,例如連接羧基、磺酸基、PEO等基團,或靶向配體(如抗體、葉酸)以增強生物相容性。
DGL的樹枝狀結(jié)構(gòu)由內(nèi)核、支化單元和外圍基團組成,代數(shù)越高,分子尺寸和表面氨基密度越大。其表面氨基帶正電荷,可與帶負(fù)電的物質(zhì)(如DNA、RNA、蛋白質(zhì))通過靜電作用結(jié)合,形成穩(wěn)定的復(fù)合物。內(nèi)部納米級空腔可包載藥物分子,實現(xiàn)物理包封或化學(xué)鍵合。此外,DGL的降解產(chǎn)物為人體必需氨基酸(賴氨酸),生物毒性低,可控性高。
1、基因治療與核酸遞送(核心應(yīng)用)
作用機制:DGL表面豐富的正電荷可與帶負(fù)電的核酸(DNA、siRNA、miRNA、mRNA)通過靜電作用形成穩(wěn)定的納米復(fù)合物(polyplexes),保護核酸不被降解,并促進其進入細胞。
優(yōu)勢:
高轉(zhuǎn)染效率(尤其在體外細胞實驗中)。
相比病毒載體,安全性更高,無免疫原性。
可進行表面修飾(如PEG化、靶向配體連接)以提高穩(wěn)定性和靶向性。
應(yīng)用:用于癌癥基因治療、遺傳病治療、RNA干擾(RNAi)研究等。
2、藥物遞送系統(tǒng)
作用機制:DGL可作為納米載體,通過共價連接或物理包埋的方式負(fù)載小分子藥物(如抗癌藥阿霉素DOX)、蛋白質(zhì)或多肽。
優(yōu)勢:
實現(xiàn)藥物的緩釋、控釋和靶向輸送。
提高藥物溶解度和穩(wěn)定性。
降低藥物對正常組織的毒副作用。
應(yīng)用:腫瘤靶向治療、抗炎藥物遞送、中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物輸送等。
3、生物成像與診斷
作用機制:DGL表面易于修飾熒光染料(如FITC、Cy5)、磁性納米粒子(如Fe?O?)或放射性同位素,作為多功能成像探針。
應(yīng)用:
熒光成像:用于細胞標(biāo)記、腫瘤成像。
磁共振成像(MRI):作為T?造影劑,增強腫瘤組織對比度。
多模態(tài)成像:集成多種成像功能,實現(xiàn)精準(zhǔn)診斷。
4、組織工程與再生醫(yī)學(xué)
作用機制:DGL可作為支架材料的組成部分或細胞粘附/增殖的促進劑。
應(yīng)用:
促進干細胞定向分化。
作為生長因子的緩釋載體。
增強生物材料的細胞相容性。
5、抗菌材料
作用機制:陽離子DGL可與帶負(fù)電的細菌細胞膜相互作用,破壞膜結(jié)構(gòu),導(dǎo)致細菌死亡。
應(yīng)用:開發(fā)新型抗菌涂層、傷口敷料、消毒劑等,尤其對耐藥菌有一定抑制作用。
6、生物傳感器
作用機制:利用DGL高密度表面基團固定酶、抗體或DNA探針,提高傳感器的靈敏度和響應(yīng)速度。
應(yīng)用:用于檢測葡萄糖、病原體、腫瘤標(biāo)志物等。
7、蛋白質(zhì)純化與固定
作用機制:DGL可作為多價配體用于親和層析,或用于固定酶以提高其穩(wěn)定性和重復(fù)使用性。