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目的: 目前基因治疗的最大挑战仍然是高效、安全的基因载体和治疗基因的选择。明胶硅氧烷纳米颗粒(GS NPs)具有低毒性,表面易修饰,易于重复合成等优点,由于其表面带有较大量的正电荷,可作为一种潜在的基因载体材料,介导目的基因进入细胞并转染。作为一种非病毒基因载体,其低转染效率是制约因素。本课题通过将细胞穿膜肽Tat修饰到GS NPs表面从而提高转染效率。Tat是一段取自人类免疫性缺陷病毒1(HIV-1)蛋白中的48-62位氨基酸序列(KYGRRRQRRKKRGC)的多肽,含有一定的核定位序列,可诱导蛋白质和DNA进入细胞核区域,并能促进细胞对多种材料的内吞效率。此外,p53作为一种抑癌基因,在正常情况下发挥监测作用,参与细胞对DNA损伤的应答,与细胞周期、凋亡和分化有关。因此采用溶胶-凝胶法合成GS NPs,并通过Tat共价修饰,携载p53基因对肝癌的抑制效果是本课题的主要研究方向。 方法: 1)合成纳米明胶硅氧烷,以Tat共价连接修饰得到Tat-GS NPs,通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)、动态光散射粒径分析(DLS)、表面Zeta电位检测、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TG)等表征方式对其修饰前后的形貌、粒径、表面电位、结构组成、有机物含量等进行分析比较。 2)凝胶电泳实验检测GS NPs和Tat-GS NPs对pEGFP-C1-p53(pDNA)的包封率、释放性、复合物稳定性进行研究,并通过粒径和电位分析选取进入细胞的较合适的负载量比。 3)评价Tat修饰前后纳米颗粒的生物相容性;体外转染荧光观察评价其作为基因载体的可行性,并进一步探讨纳米粒子进入细胞情况和逃逸溶酶体情况。 4)MTT法检测GS NPs、Tat-GS NPs携载p53对肝癌的抑制效果。Hoechst33258凋亡细胞染色和Western blot实验研究其抑癌机理。 结果与结论: 1)制备的明胶硅氧烷纳米颗粒及Tat修饰后(简称Tat-GS)呈不规则球状,Tat-GS出现聚集倾向,平均粒径为289nm相比于250nm的GS,有所增大。GS、Tat-GS的表面电位分别为38mV和35mV。 2)Tat修饰后对pDNA的包封率降低,Tat-GS/p53在质量比为100∶1时才能实现完全包裹,而GS/p53在质量比30∶1下就能完全包裹。但Tat的修饰对其释放性和稳定性基本无影响。且通过粒径、电位分析表明纳米粒子和pDNA在质量比为200∶1时合成的复合物粒径较小,表面呈一定的正电位,有利于细胞的胞吞进入,因此后续纳米复合物均采用200∶1质量比合成。 3)毒性实验表明GS具有良好的生物相容性,且Tat的修饰几乎对毒性无影响,生物安全性较高,且对pDNA的转染实验表明Tat-GS具有较高的转染效率,其原因是Tat作为一种穿膜肽,具有增强载体复合物进入细胞的能力和逃逸溶酶体的能力。 4)Tat-GS-p53对肝癌细胞具有更强的抑制效果,其抑癌作用可能是由介导p53蛋白的表达,引起细胞凋亡的作用。