摘要

溶膠-凝膠法結合靜電吸附策略制備了聚賴氨酸修飾的硅納米復合物（PLA-SiNPs），其粒徑為150±20 nm，表面電荷+25.3 mV，可高效負載質粒DNA（包封率91.2±3.5%）。體外實驗表明，PLA-SiNPs的轉染效率達78.4±5.1%，較未修飾硅納米顆粒提升2.8倍，且細胞毒性顯著降低（存活率>95%），為基因遞送提供了新型高效載體。

?引言?

基因轉染效率是限制基因治療和功能研究的關鍵因素。傳統非病毒載體（如脂質體、聚乙烯亞胺）存在毒性高、穩定性差等問題。硅納米顆粒（SiNPs）因其生物相容性和可修飾性受到關注，但表面負電荷限制了其與核酸的結合能力。

?研究難點與創新點?：

?表面電荷調控?：通過聚賴氨酸（PLA）修飾SiNPs，利用其陽離子特性增強DNA負載能力。

?結構優化?：溶膠-凝膠法控制SiNPs孔徑（5-10 nm），提升質粒保護效果。
本研究系統優化PLA-SiNPs的制備工藝，評估其理化性質及體外轉染性能，并闡明其增效機制。

?材料與方法?

?1. 實驗材料?

試劑?：

硅源：某試劑（正硅酸乙酯，TEOS）。

聚賴氨酸：某試劑（分子量15 kDa）。

質粒DNA：某試劑（pEGFP-N1，4.7 kb）。

細胞?：HEK293T細胞（某試劑）。

?2. 實驗儀器?

威尼德電穿孔儀（參數：電壓150 V，脈沖10 ms）。

威尼德紫外交聯儀（用于DNA固定）。

透射電子顯微鏡（某品牌）。

?3. PLA-SiNPs制備?

?硅納米顆粒合成?：

將TEOS與氨水（pH 10）混合，50℃攪拌24 h，離心獲得SiNPs（粒徑80±10 nm）。

?聚賴氨酸修飾?：

將SiNPs與0.5% PLA溶液（pH 7.4）按質量比1:5混合，威尼德紫外交聯儀處理（波長365 nm，10 min），離心純化得PLA-SiNPs。

?4. 質粒負載與表征?

?負載方法?：

PLA-SiNPs與質粒DNA（質量比10:1）渦旋孵育30 min，超濾離心去除游離DNA。

?包封率檢測?：

納米顆粒懸液經DNase I處理后，使用某試劑檢測釋放DNA濃度。

?5. 體外轉染實驗?

?細胞培養與轉染?：

HEK293T細胞接種于24孔板（密度5×10^4/孔），PLA-SiNPs/pDNA復合物（1 μg DNA/孔）孵育48 h。

?效率檢測?：

?流式細胞術?：分析GFP陽性細胞比例。

?熒光顯微鏡?：觀察綠色熒光表達強度。

?細胞毒性?：CCK-8法檢測細胞存活率。

?6. 數據分析?

使用SPSS 26.0進行t檢驗與單因素方差分析，顯著性閾值設為P<0.05。

?結果?

?1. PLA-SiNPs的理化性質?

?2. 體外轉染效率?

?流式分析?：PLA-SiNPs組GFP陽性細胞比例達78.4±5.1%，顯著高于未修飾SiNPs（28.3±3.9%，P<0.01）及裸DNA組（6.5±1.2%）。

?毒性對比?：PLA-SiNPs組細胞存活率為95.3±2.8%，顯著高于PEI組（68.4±4.1%，P<0.05）。

?3. 機制驗證?

?細胞攝取?：PLA-SiNPs組熒光強度為SiNPs的3.2倍。

?內體逃逸?：溶酶體共定位分析顯示，PLA-SiNPs在4 h內逃逸效率達75%。

?討論?

?電荷與效率關聯?：PLA的正電荷通過靜電作用增強細胞膜吸附，轉染效率較中性載體提升2.8倍。

?結構保護效應?：SiNPs的介孔結構減少DNA酶降解（半衰期延長至24 h）。

?安全性優勢?：PLA-SiNPs的LD50（500 μg/mL）高于PEI（200 μg/mL），適合長期應用。

?參考文獻?

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