磁性納米粒子的細胞內吞及基因轉染研究.pdf

1、磁性納米粒子(magnetic nanoparticles，MNPs)具有廣闊的生物醫(yī)學應用前景，包括磁共振造影、細胞標記、藥物/基因載體、腫瘤熱療等。
　　磁性納米粒子與細胞的相互作用研究是其生物醫(yī)學應用的基礎。近年來，關于納米粒子的細胞內吞研究取得了許多進展。然而，納米粒子的尺寸及表面電荷對內吞的影響尚存在廣泛爭議；相同的細胞對不同理化性質的納米材料的內吞存在著差異性；不同的應用目的對納米粒子的內吞的要求也不同；細胞對MNPs

2、的內吞規(guī)律在體外和體內也存在較大的差異。因此，本文從以下三方面進一步研究了細胞對MNPs的內吞：
　?、?人肺腺癌細胞SPC-A1對谷胱甘肽(氧化型谷胱甘肽，Oxidizedglutathione，GSSG)修飾的納米磁粒MNPs-GSSG的生物相容性及內吞規(guī)律研究。研究結果表明MNPs-GSSG生物相容性好，可被SPC-A1細胞高效內吞，且在細胞內能長期滯留。SPC-A1細胞對MNPs-GSSG的內吞是需要能量的、濃度及時間依賴

3、性的內吞。MNPs-GSSG粒子的安全性、細胞內吞的高效性、在細胞內的長期滯留以及細胞內吞量的可控性，對于磁共振造影、細胞標記以及熱療等生物醫(yī)學應用都具有重要的意義。
　　ⅱ)SPC-A1及WI-38(人胚肺細胞)對氨基硅烷(γ-氨丙基三乙氧基硅烷，γ-Aminopropyl triethoxysilane，APTES)修飾的納米磁粒MNPs-APTES的內吞量比較研究。兩種細胞對MNPs-APTES的內吞量存在巨大差異，且粒子在

4、SPC-A1細胞中可長時間滯留。這對于癌細胞的體內磁共振造影、細胞示蹤及腫瘤熱療具有重要的意義。
　?、?SPC-A1對MNPs-GSSG，MNPs-APTES的內吞機制研究。結果表明大小相似的兩種粒子的內吞機制不同，這說明表面修飾比粒徑大小對內吞機制的影響要大。這提示我們可以通過改變MNPs表面修飾來改變其內吞機制以適應不同的應用目的。
　　近年來非病毒載體由于成本低、制作方便而發(fā)展迅速，然而，如何提高非病毒基因的轉染效率

5、仍然是基因轉染的瓶頸。2002年出現(xiàn)并發(fā)展起來的磁轉染(Magnetofection)技術能夠提高非病毒載體的轉染效率。然而，MNPs與非病毒載體之間究竟采用何種方式構建轉染載體才能有效提高非病毒載體的轉染效率，并沒有統(tǒng)一的準則和指導思想。這部分歸因于磁轉染的機理并不清楚，也就是說構建成的磁轉染復合體各組分在細胞內的命運及在轉染過程中的作用需要進一步研究、闡釋。
　　本文比較了表面不同電荷特性的的MNPs的磁轉染性能，發(fā)現(xiàn)不論帶正

6、電性的聚乙烯亞胺(Polyethylenimine，PEI)納米磁粒MNPs-PEI，還是帶負電性的檸檬酸(citric acid，CA)納米磁粒MNPs-CA、羧甲基葡聚糖(carboxymethyldextran，CMD)納米磁粒MNPs-CMD，都可以和轉染載體(PEI或脂質體)及pDNA(質粒DNA，plasmid DNA)靠靜電自組裝形成磁轉染復合體(magnetofectins)。靜電自組裝構建的磁轉染復合體能夠提高PEI或

7、脂質體的基因表達水平和/或陽性細胞表達率，且縮短了轉染時間。然而，磁轉染效率具有細胞系依賴性，細胞類別不同，轉染效率差異較大。
　　本文重點研究了磁轉染復合體的各個組分在細胞內的途徑、命運及作用。通過多種分析表征研究發(fā)現(xiàn)，MNPs在轉染中的作用為將轉染復合體拉到細胞表面，并且在進核之前與PEI/pDNA復合體分離；本文證明自由PEI而不是包覆在MNPs上的PEI對轉染起到重要的作用。本文提出構建轉染復合體的原則為：靜電自組裝的轉染