磁性納米粒子的細(xì)胞內(nèi)吞及基因轉(zhuǎn)染研究.pdf

1、磁性納米粒子(magnetic nanoparticles，MNPs)具有廣闊的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景，包括磁共振造影、細(xì)胞標(biāo)記、藥物/基因載體、腫瘤熱療等。
　　磁性納米粒子與細(xì)胞的相互作用研究是其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ)。近年來，關(guān)于納米粒子的細(xì)胞內(nèi)吞研究取得了許多進(jìn)展。然而，納米粒子的尺寸及表面電荷對(duì)內(nèi)吞的影響尚存在廣泛爭(zhēng)議；相同的細(xì)胞對(duì)不同理化性質(zhì)的納米材料的內(nèi)吞存在著差異性；不同的應(yīng)用目的對(duì)納米粒子的內(nèi)吞的要求也不同；細(xì)胞對(duì)MNPs

2、的內(nèi)吞規(guī)律在體外和體內(nèi)也存在較大的差異。因此，本文從以下三方面進(jìn)一步研究了細(xì)胞對(duì)MNPs的內(nèi)吞：
　?、?人肺腺癌細(xì)胞SPC-A1對(duì)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(nèi)吞規(guī)律研究。研究結(jié)果表明MNPs-GSSG生物相容性好，可被SPC-A1細(xì)胞高效內(nèi)吞，且在細(xì)胞內(nèi)能長(zhǎng)期滯留。SPC-A1細(xì)胞對(duì)MNPs-GSSG的內(nèi)吞是需要能量的、濃度及時(shí)間依賴

3、性的內(nèi)吞。MNPs-GSSG粒子的安全性、細(xì)胞內(nèi)吞的高效性、在細(xì)胞內(nèi)的長(zhǎng)期滯留以及細(xì)胞內(nèi)吞量的可控性，對(duì)于磁共振造影、細(xì)胞標(biāo)記以及熱療等生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用都具有重要的意義。
　　ⅱ)SPC-A1及WI-38(人胚肺細(xì)胞)對(duì)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(nèi)吞量比較研究。兩種細(xì)胞對(duì)MNPs-APTES的內(nèi)吞量存在巨大差異，且粒子在

4、SPC-A1細(xì)胞中可長(zhǎng)時(shí)間滯留。這對(duì)于癌細(xì)胞的體內(nèi)磁共振造影、細(xì)胞示蹤及腫瘤熱療具有重要的意義。
　　ⅲ)SPC-A1對(duì)MNPs-GSSG，MNPs-APTES的內(nèi)吞機(jī)制研究。結(jié)果表明大小相似的兩種粒子的內(nèi)吞機(jī)制不同，這說明表面修飾比粒徑大小對(duì)內(nèi)吞機(jī)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(nèi)吞機(jī)制以適應(yīng)不同的應(yīng)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(zhuǎn)染效率

5、仍然是基因轉(zhuǎn)染的瓶頸。2002年出現(xiàn)并發(fā)展起來的磁轉(zhuǎn)染(Magnetofection)技術(shù)能夠提高非病毒載體的轉(zhuǎn)染效率。然而，MNPs與非病毒載體之間究竟采用何種方式構(gòu)建轉(zhuǎn)染載體才能有效提高非病毒載體的轉(zhuǎn)染效率，并沒有統(tǒng)一的準(zhǔn)則和指導(dǎo)思想。這部分歸因于磁轉(zhuǎn)染的機(jī)理并不清楚，也就是說構(gòu)建成的磁轉(zhuǎn)染復(fù)合體各組分在細(xì)胞內(nèi)的命運(yùn)及在轉(zhuǎn)染過程中的作用需要進(jìn)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(zhuǎn)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(fù)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(zhuǎn)染載體(PEI或脂質(zhì)體)及pDNA(質(zhì)粒DNA，plasmid DNA)靠靜電自組裝形成磁轉(zhuǎn)染復(fù)合體(magnetofectins)。靜電自組裝構(gòu)建的磁轉(zhuǎn)染復(fù)合體能夠提高PEI或

7、脂質(zhì)體的基因表達(dá)水平和/或陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)率，且縮短了轉(zhuǎn)染時(shí)間。然而，磁轉(zhuǎn)染效率具有細(xì)胞系依賴性，細(xì)胞類別不同，轉(zhuǎn)染效率差異較大。
　　本文重點(diǎn)研究了磁轉(zhuǎn)染復(fù)合體的各個(gè)組分在細(xì)胞內(nèi)的途徑、命運(yùn)及作用。通過多種分析表征研究發(fā)現(xiàn)，MNPs在轉(zhuǎn)染中的作用為將轉(zhuǎn)染復(fù)合體拉到細(xì)胞表面，并且在進(jìn)核之前與PEI/pDNA復(fù)合體分離；本文證明自由PEI而不是包覆在MNPs上的PEI對(duì)轉(zhuǎn)染起到重要的作用。本文提出構(gòu)建轉(zhuǎn)染復(fù)合體的原則為：靜電自組裝的轉(zhuǎn)染