基因治疗可用于包括癌症、艾滋病、心血管病、传染性疾病等在内的各种获得性和遗传性疾病。近几年来核酸及基因药物得到快速发展，已有多个核酸药物经FDA批准应用于临床治疗。基因治疗相对其它治疗方法有着若干优势，但在实际应用过程中也面临着一些挑战。其中，基因输送载体对于基因治疗来说是十分关键。目前开发基因输送载体的策略主要分为病毒和非病毒介导的输送系统。病毒载体具有非常高的输送效率并且可以保证基因的长期表达，因此是目前临床上应用最多的载体。但病毒载体在临床使用过程中也暴露出了许多缺陷，这些缺陷大大限制了病毒载体的应用。为了克服病毒载体的诸多不足，近些年来非病毒载体得到了迅速发展。这其中就包括研究最广泛的非病毒载体聚乙烯亚胺。PEI是最好的体外转染试剂之一并且已经被一些研究工作者当成聚合物类基因转染试剂的“金标准”。 PEI的转染效率和细胞毒性主要受其分子量、支化程度、表面电势和粒径的影响。随着分子量的升高，支链PEI转染效率升高；然而，细胞毒性也同时升高。为了消除或降低与PEI有关的细胞毒性，目前已经发展出了多种不同的策略。这些策略主要包括使用直链高分子量PEI，用多糖、亲水性聚合物（如PEG）、二硫键连接臂、脂质基团等取代或连接高分子量和低分子量的支链PEI市场上销售的PEI分子量范围非常广泛，从1000 Da以下到1.6 × 103 kDa都有。 维生素E是一种脂溶性化合物，它包括生育酚和生育三烯酚，其中α-生育酚是自然界中分布最广泛、含量最丰富并且活性最高的维生素E形式。维生素E的生物功能除了最熟知的抗氧化功能之外，还涉及酶活性的调节、基因表达调控以及神经生物学功能等。通过消化道吸收进入血浆的维生素E经受体介导进入肝细胞，进入肝细胞的维生素E又在维生素E结合蛋白的运输下进入肝外组织。维生素E本身的疏水性质、丰富的生物调节功能以及其受体介导的肝细胞摄取方式都预示着用它来修饰PEI有助于实现基因的器官靶向的递送。 因此，我们开发了维生素E修饰的聚乙烯亚胺衍生物及其合成方法和应用。维生素E的修饰有利于基因质粒的包载、递送和释放，其毒性随着PEI上的维生素E饰数目的增加而降低，维生素E的修饰能够大大增加pDNA质粒的细胞摄取后基因编码蛋白的表达。动物体内实验表明PEI衍生物可成功将pDNA质粒输送到小鼠的肝脏和肺脏中，该复合物（PEI/pDNA）能进入肝脏和肺脏细胞并进一步释放质粒DNA和基因表达。本成果具有聚乙烯亚胺衍生物作为基因输送载体具有毒性低、转染效率高和基因药物已释放等优点。

研究发现的新型细胞渗透肽KRP，可通过稳定的共价键结合细胞毒性抗癌药物阿霉素(DOX), 形成复合体KRP-DOX。在血液循环中，带有较多正电荷的KRP能与肿瘤细胞膜负电荷发生静电结合，有利于肿瘤细胞摄取KRP，从而携带DOX定向运送并蓄积到肿瘤组织中，进入肿瘤细胞质和细胞核,达到杀伤肿瘤细胞的目的。同时，KRP-DOX很少被细胞内溶酶体破坏。肿瘤负荷的动物实验显示，KRP-DOX显著改善了肿瘤治疗效率，明显减少了对心脏等正常组织细胞的损伤，且毒副作用低。此外，与抗体策略相比，KRP分子量小(6.4道尔顿)，不需要动物即可规模化生产，质量容易控制，制造成本低，而且无异种蛋白的免疫反应风险，因此具有较好的开发和应用前景。

环糊精是来自于淀粉的一类天然化合物，由于其特殊的分子空腔结构，在包合药物改善药物的水溶性、屏蔽其刺激性，以及提高药物生物利用度方面获得了广泛了应用，并被赋予了“分子胶囊”的美誉。然而未经改性的环糊精仍存在水溶性不够高、体内应用有一定的肾毒性等缺点。 本课题组经过改性设计，获得一种具有功能基团的环糊精聚合物，可使其水溶性提高20倍左右，药物增溶性极大提高（例如提高萘普生水溶性120倍），生物评价无肾毒性，并已经被探索性用于非病毒基因载体、胰岛素口服制剂、阿霉素跨血脑屏障给药和抗艾滋病药

设计了一种基于非编码RNA靶向递送的多模态可视化纳米药物，初步实现了对体内肝癌细胞模型中肿瘤干细胞和侵袭转移的抑制。郭若汨博士、吴志强博士和王晶医生为该论文的并列第一作者，附属第一医院郭宇副主任医师为通讯作者。       该研究首先通过对临床标本进行分析，发现肝癌的非编码RNA治疗靶标。进而利用前期开发的肝细胞癌特异性“诊断-治疗一体化”纳米载体技术，实现对体内肝癌细胞的基因治疗和疗程中MRI实时显影。研究中发现，开发的纳米药物通过调控上皮间质转化/干性，抑制肝癌细胞的侵袭、转移和增殖。同时，负载治疗基因的纳米药物也具有磁共振成像等多模态分子显像功能。

本研究提出一种基于连续梯度非均匀电场结合梯度凝胶孔径分布的靶型多腔电泳装置(Circular Multicavity Electrophoresis，CME)实现细胞外囊泡的分离制备。

本项目提供了一种靶向肝癌细胞的纳米药物（LTAG-NPs）。该药 物以天然多糖搭载临床广泛使用的铂类抗癌药物，具有合成简便，成 分友好的特点，通过与肝（癌）细胞发生特异性结合，实现肝癌靶向 效果。药物在肝部高效富集并在肿瘤细胞中释药。因此，LTAG-NPs 在有效抑制肿瘤生长的同时，明显降低传统化疗药物强烈的毒副作用， 提高患者顺从度和安全性。具有较高临床应用价值和转化前景。 体外释药实验表明，在肿瘤细胞环境下，LTAG-NPs 4 小时释放 药物超过 20%，6 天药物全部释放，既在 6 天内缓慢持续释药；药物 代谢实验证明，LTAG-NPs 在注射小鼠体内 24 h 后仍保持较高药物 浓度，具有血液长循环效果；生物分布实验证明，纳米药物在肝部的 富集是传统化疗药物的 5-6 倍，明显降低了在肾脏的积累；对于同时 种有肝异位瘤和肺异位瘤的小鼠，LTAG-NPs 在肝异位瘤的富集量为 肺异位瘤的 2.5 倍，说明具有优异的肝肿瘤靶向能力。体内抑瘤实验 证明，纳米药物具有与传统化疗药物相当的抑瘤效果但毒副作用明显 降低，尤其是明显降低了肾毒性。大剂量注射传统化疗药物的小鼠在 5 天内全部死亡，而纳米药物组则保持存活率 100%，且小鼠体重稳 步上升，体征良好。 以上动物实验全部由医院完成并进行相关评价

开发了一种还原敏感的多功能载体材料，载体的疏水性嵌段包载抗肿瘤光动力药物Ce6，携带NTA基团的嵌段则通过NTA和Cas9蛋白末端His标签之间的特异性结合高效负载Cas9蛋白/sgRNA复合物，然后通过静电组装在外层引入靶向肿瘤组织的iRGD分子。这样的载体结构设计和药物联合输送为实现肿瘤组织特异性的基因编辑和联合治疗提供了可行性。纳米药物靶向输送至肿瘤细胞后，在近红外光的辐照下，Ce6产生的活性氧使溶酶体破裂，使纳米药物从溶酶体中逃逸出来，NTA和载体聚合物之间的二硫键可响应胞质内的谷胱甘肽等还原剂而断裂，从而将Cas9蛋白/sgRNA复合物从载体上释放出来，执行基因编辑功能。在正常的组织中，由于没有近红外光的辐照，Cas9蛋白/sgRNA复合物难以从溶酶体中逃逸，无法执行基因编辑的功能。通过红外光辐照和还原敏感设计实现了肿瘤组织特异的基因编辑。此外，肿瘤细胞在受到Ce6所生成活性氧攻击时，会上调Nrf2（一种活性氧代谢的关键蛋白）的表达，提高肿瘤细胞对活性氧的耐受性。使用靶向Nrf2基因的sgRNA，可以通过联合输送的Cas9蛋白/sgRNA复合物使Nrf2基因失活，提高肿瘤细胞对活性氧的敏感性。总而言之，通过多功能载体联合输送Ce6和Cas9蛋白/sgRNA复合物，一方面实现了肿瘤特异性的基因编辑，另一方面也实现了基因编辑和光动力治疗的联合治疗，协同提高了基因编辑的特异性和治疗效果，为基因编辑技术的发展提供了一个新的方向。

本发明涉及一种锰锌铁氧体靶向纳米复合载体及其制备方法，采用化学共沉淀法，将壳寡糖、γ‑聚谷氨酸与锰锌铁氧体复合，三种物质交联反应后生成100nm以下的颗粒，该方法操作简单，得到的锰锌铁氧体靶向纳米复合载体呈现典型的核壳结构，这种磁性纳米晶可通过改变磁场及温度具有靶向和缓释的能力，比单一锰锌铁氧体更具有临床实际应用的前途。

针对食品中的脂溶性营养素（天然色素、维生素等）普遍存在的溶解度低， 对光、热敏感，易氧化、分解以及生物利用率低等问题，本实验室通过纳米级包 埋载体技术，在显著改善功能因子水溶性的同时，提高其储藏稳定性和生物利用率。以 β-胡萝卜素为例的纳米乳液产品，储藏期间粒径保持在 100 nm 左右， 同时水包油的剂型显著改善了该色素在水相产品中的应用，并显著提高了营养素 的体内生物利用率。本技术加工手段温和，过程中无污染，非常适用于食品功能 因子的深加工，提高产品的附加值。