基于介孔氧化硅的刺激响应型基因控制释放系统的构建及性能探究

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介孔氧化硅纳米粒子具有稳定性好、生物相容性好、粒径和孔径可调、表面积大、表面易修饰等优点,在基因和药物控制释放系统的构建中具有较好的应用前景。本文针对生物大分子的控制释放,以大孔径、小粒径的介孔氧化硅为载体,构建了一种新型刺激响应型基因传递系统,并对其结构及基因转染性能进行了系统研究。  1.采用水热法制备了具有大孔径、小粒径的介孔氧化硅纳米粒子(CMSN),并在其表面修饰了同时含有二硫键和酰胺键的短链铵盐,成功构建了具有双重响应功能的介孔氧化硅纳米粒子(CMSN-A)。CMSN-A的平均粒径为90 nm,平均孔径为21 nm。用小分子铵盐进行结构修饰后,CMSN-A的孔容及孔径基本保持不变,但Zeta电位由没有修饰之前的-34 mV提高到+25 mV,是小分子氨基修饰的介孔氧化硅CMSN-NH2(+8.8 mV)的2.8倍。  2.CMSN-A对siRNA的最大装载量可以达到148μg siRNA/mg CMSN-A,是CMSN-NH2对siRNA最大装载量的2.2倍;CMSN-A对pDNA的最大装载量可以达到80μg pDNA/mg CMSN-A,是CMSN-NH2对pDNA最大装载量的2.4倍。凝胶电泳实验结果表明,CMSN-A与基因形成的复合物比较稳定,同时CMSN-A可以保护基因免受酶的分解。CMSN-A在装载基因后,在还原性试剂DTT和酸性环境下,表现出良好的刺激响应释放性能。DTT浓度越大,pH越小,在一定时间内释放的基因越多,并且释放越快。细胞毒性实验结果表明,使用浓度为300μg/mL的CMSN-A和CMSN-A@siRNA处理293-T细胞,24 h后细胞的存活率分别为86%和95%。  3.从293-T细胞、HeLa细胞、HepG2细胞的摄入实验结果表明,CMSN-A能够有效携载基因进入多种癌细胞。用CMSN-A装载pGFP并转染293-T细胞和HeLa细胞后,两种细胞中都有绿色荧光蛋白的出现,说明CMSN-A可以有效装载pDNA并在进入细胞后有效释放。用CMSN-A装载siVEGF和siIDO1分别转染HepG2细胞和293-T细胞,分别在miRNA水平和蛋白质水平考察其对基因表达的干扰程度,结果表明,无论是miRNA水平上的VEGF基因表达,还是蛋白水平上的IDO1基因表达,都受到了一定的干扰,证明CMSN-A可以有效装载siRNA并在进入细胞后有效释放。CMSN-A同时装载pGFP和siGFP并转染293-T细胞,GFP的表达被siGFP干扰,进一步证实了CMSN-A可以同时转染pDNA和siRNA进入细胞。
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