Nucleic acid‐based therapies rely on efficient formulations for nucleic acid protection and delivery. As nonviral strategies, polymeric and lipid‐based nanoparticles have been introduced; however, biological efficacy and biocompatibility as well as poor storage properties due to colloidal instability and their unavailability as ready‐to‐use systems are still major issues. Polyethylenimine is the most widely explored and promising candidate for gene delivery. Polyethylenimine‐based polyplexes and their combination with liposomes, lipopolyplexes, are efficient for DNA or siRNA delivery in vitro and in vivo. In this study, a highly potent spray‐dried nanoparticle‐in‐microparticle delivery system is presented for the encapsulation of polyethylenimine‐based polyplexes and lipopolyplexes into poly(vinyl alcohol) microparticles, without requiring additional stabilizing agents. This easy‐to‐handle gene delivery device allows prolonged nanoparticle storage and protection at ambient temperature. Biological analyses reveal further advantages regarding profoundly reduced cytotoxicity and enhanced transfection efficacies of polyethylenimine‐based nanoparticles from the nanoparticle‐in‐microparticle delivery system over their freshly prepared counterparts, as determined in various cell lines. Importantly, this nanoparticle‐in‐microparticle delivery system is demonstrated as ready‐to‐use dry powder to be an efficient device for the inhalative delivery of polyethylenimine‐based lipopolyplexes in vivo, as shown by transgene expression in mice after only one administration.

中文翻译：

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喷雾干燥的纳米微粒-微粒-微粒传递系统（NiMDS）用于基因传递，在聚乙烯醇中包含基于聚乙烯亚胺（PEI）的纳米微粒。

基于核酸的疗法依赖有效的制剂来保护和递送核酸。作为非病毒策略，已经引入了基于聚合物和脂质的纳米颗粒。然而，由于胶体的不稳定性以及它们无法作为现成的系统使用，其生物学功效和生物相容性以及较差的储存性能仍然是主要问题。聚乙烯亚胺是最广泛探索和最有前途的候选基因传递。基于聚乙烯亚胺的多聚体及其与脂质体（脂多聚体）的组合可有效用于体内外的DNA或siRNA递送。在这项研究中，提出了一种高效喷雾干燥的纳米粒中微粒递送系统，用于将基于聚乙烯亚胺的多聚体和脂多聚体封装成聚乙烯醇微粒，无需其他稳定剂。这种易于操作的基因传递装置可延长纳米颗粒的储存和在环境温度下的保护。生物学分析显示，与在各种细胞系中确定的相比，基于纳米颗粒-微-颗粒输送系统的聚乙烯亚胺基纳米颗粒与新鲜制备的对应物相比，大大降低了细胞毒性并提高了转染效率，因此具有进一步的优势。重要的是，这种纳米颗粒-微颗粒输送系统已被证明是即用型干粉，是一种有效的体内吸入聚乙烯亚胺基脂蛋白复合物的装置，如仅一次给药后在小鼠中的转基因表达所表明的那样。这种易于操作的基因传递装置可延长纳米颗粒的储存和在环境温度下的保护。生物学分析显示，与在各种细胞系中确定的相比，基于纳米颗粒-微-颗粒输送系统的聚乙烯亚胺基纳米颗粒与新鲜制备的对应物相比，大大降低了细胞毒性并提高了转染效率，因此具有进一步的优势。重要的是，这种纳米粒子微粒传输系统已被证明是即用型干粉，是一种有效的体内吸入聚乙烯亚胺基脂蛋白复合物的装置，如仅一次给药后在小鼠中的转基因表达所表明的那样。这种易于操作的基因传递装置可延长纳米颗粒的储存和在环境温度下的保护。生物学分析显示，与在各种细胞系中确定的相比，基于纳米颗粒-微-颗粒输送系统的聚乙烯亚胺基纳米颗粒与新鲜制备的对应物相比，大大降低了细胞毒性并提高了转染效率，因此具有进一步的优势。重要的是，这种纳米粒子微粒传输系统已被证明是即用型干粉，是一种有效的体内吸入聚乙烯亚胺基脂蛋白复合物的装置，如仅一次给药后在小鼠中的转基因表达所表明的那样。生物学分析显示，与在各种细胞系中确定的相比，基于纳米颗粒-微-颗粒输送系统的聚乙烯亚胺基纳米颗粒与新鲜制备的对应物相比，大大降低了细胞毒性并提高了转染效率，因此具有进一步的优势。重要的是，这种纳米粒子微粒传输系统已被证明是即用型干粉，是一种有效的体内吸入聚乙烯亚胺基脂蛋白复合物的装置，如仅一次给药后在小鼠中的转基因表达所表明的那样。生物学分析显示，与在各种细胞系中确定的相比，基于纳米颗粒-微-颗粒输送系统的聚乙烯亚胺基纳米颗粒与新鲜制备的对应物相比，大大降低了细胞毒性并提高了转染效率，因此具有进一步的优势。重要的是，这种纳米粒子微粒传输系统已被证明是即用型干粉，是一种有效的体内吸入聚乙烯亚胺基脂蛋白复合物的装置，如仅一次给药后在小鼠中的转基因表达所表明的那样。