Bernd-Reiner Paulke

Polyelectrolyte Nanoparticles Mediate Vascular Gene Delivery

AbstractPurpose. The purpose is to develop a non-viral gene delivery system that meets the requirements of colloidal stability of DNA complexes expressed in terms of no particle aggregation under physiologic conditions. The system should be used to transfect cardiovascular tissues. Methods. We used a strategy based on the formation of polyelectrolyte nanoparticles by deposition of alternatively charged polyelectrolytes onto a DNA core. Polyelectrolytes were transfer RNA as well as the synthetic polyanion, polyvinyl sulfate (PVS), and the polycation polyethylenimine (PEI). The PEI/DNA complex formed the DNA core. Results. We observed that the DNA is condensed by polycations and further packaged by association with a polyanion. These nanoparticles exhibited negative surface charge and low aggregation tendency. In vivo rat carotid artery experiments revealed high transfection efficiency, not only with the reporter gene but also with the gene encoding human urokinase plasminogen activator (Hu-uPA). Hu-uPA is one of the proteins involved in the recovery of the blood vessels after balloon catheter injury and therefore clinically relevant. Conclusions. A strategy for in vivo gene transfer is proposed that uses the incorporation of polyanions as RNA or PVS into PEI/DNA complexes in order to overcome colloidal instability and to generate a negative surface charge. The particles proved to be transfectionally active in vascular gene transfer.

Komplexe zur Herstellung niederenergetischer Oberflächen

Nano-Dispersionen mit einer supramolekularen Ordnung lamellaren Typs lassen sich aus kommerziell verfugbaren Polyelektrolyten und fluorierten Tensiden in Form von Polymer-Tensid-Komplexen herstellen. Mit diesen Komplexen werden bei Raumtemperatur dunne Beschichtungen auf chemisch sehr unterschiedlichen Oberflachen ohne Einsatz organischer Losungsmittel prapariert. Der Mechanismus der Filmbildung ist selbstorganisierend. Die resultierenden Beschichtungen sind homogen, mit blossem Auge nicht sichtbar und besitzen niedrige Oberflachenenergien. Die kritischen Oberflachenenergien, bestimmt nach der Methode von Zisman, liegen im Bereich von 5.7 bis 13.1 mN/m. Der disperse Anteil der Oberflachenenergie, bestimmt nach der Good-Fowkes-Young-Methode, betragt 10.2 bis 10.7 mN/m. Unabhangig von der Wahl der Methode liegen die Oberflachenenergien weit unterhalb der von Polytetrafluorethylen. Die niedrige Oberflachenenergie sowie die flussigkristallanaloge Struktur beruhen auf der hohen Mikrophasenseparationstendenz fluorierter und ionischer Segmente [27].