PEG-PEI/FeO纳米磁流体生物安全性和基因载体转染率研究

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目的:构建一种理想的靶向纳米基因载体转运系统,使其能有效的保护转运基因不被核酶降解,并具备高效靶向的基因转染、有效的输送基因至靶位点以及良好的生物相容性和无毒性。 方法:在本研究中,基于前期工作,首次创新性的选择PEI(polyethylenimines)和PEG(polyethylene glycol)通过共沉淀法来制备PEG-PEI/Fe3O4纳米磁流体作为基因转运载体,用浓度梯度设计方法安排实验,优选制备工艺条件。通过静电吸附作用将PEG-PEI/Fe3O4纳米磁流体和带正电荷的DNA的结合在一起形成PEG-PEI/Fe3O4纳米磁流体,通过分光光度计法来检测PEG-PEI/Fe3O4纳米磁流体与DNA复合物中DNA的浓度,从而计算DNA的结合效率。通过凝胶阻滞实验和DNasd消化实验来检测该基因载体转运系统对DNA的保护能力。采用MTT法研究及正常肝细胞(LO2)纳米粒对人肝癌细胞(HepG2)(绿色荧光蛋白质粒)的影响。使用携带pEGFP-C1(enhanced green fluorescent protein绿色荧光蛋白)评价PEG-PEI/Fe3O4纳米磁流体作为报导基因转染Hela细胞体外转染效率,其中商业化脂质体(Lipofectamine2000,Invltrogen)作为阳性对照而裸DNA作为阴性对照。 结果:通过正交实验,我们得到了制备PEG-PEI/Fe3O4纳米磁流体的最优条件,其表面电位为正,得到PEG-PEI/Fe3O4纳米磁流体的粒径为79.99±7.3nm,表面电位为34.13±2.03m V,与DNA结合率为94.13±1.8%;在H/79.528Am-1=6000时达到磁饱和时Ms=44.65A·m2·kg-1。PEG-PEI/Fe3O4纳米磁流体由于表面带正电荷而获得结合带负电DNA的能力。同时,实验也证实,PEG-PEI/Fe3O4纳米磁流体与DNA复合物能保护所携带的DNA免受核酸酶的降解。本研究发现,PEG-PEI/Fe3O4纳米磁流体对正常的肝细胞(7702)在一定的剂量范围内无细胞毒性,在高浓度下对HepG2细胞表现出一定的细胞毒性作用。在体外基因转运中,该纳米颗粒可有效转运pEGFP-C1(enhanced green fluorescent protein绿色荧光蛋白)报道基因表达质粒进入Hela细胞,在磁场作用下,其转运效率达43%,强于相同条件下脂质体的转染效率。 结论:采用共沉淀法,优化工艺条件,成功制备粒径较小、分布均匀的PEG-PEI/Fe3O4纳米磁流体。使该纳米颗粒表面带正电荷从而结合质粒DNA,组装成PEG-PEI/Fe3O4纳米磁流体基因转运体系。通过体内外基因转染及保护DNA等试验,证实该转运体系可保护所携带DNA免受核酸酶的降解,并且是一种低毒高效的纳米基因载体,本研究为应用纳米粒来实现肿瘤的基因治疗奠定了良好的科学基础。
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