摘要

溶膠-凝膠法結(jié)合靜電吸附策略制備了聚賴氨酸修飾的硅納米復(fù)合物（PLA-SiNPs）,，其粒徑為150±20 nm,，表面電荷+25.3 mV,，可高效負載質(zhì)粒DNA（包封率91.2±3.5%）,。體外實驗表明,，PLA-SiNPs的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)染效率是限制基因治療和功能研究的關(guān)鍵因素,。傳統(tǒng)非病毒載體（如脂質(zhì)體,、聚乙烯亞胺）存在毒性高、穩(wěn)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(guān)注,，但表面負電荷限制了其與核酸的結(jié)合能力。

?研究難點與創(chuàng)新點?：

?表面電荷調(diào)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(jié)構(gòu)優(yōu)化?：溶膠-凝膠法控制SiNPs孔徑（5-10 nm），提升質(zhì)粒保護效果,。
本研究系統(tǒng)優(yōu)化PLA-SiNPs的制備工藝,，評估其理化性質(zhì)及體外轉(zhuǎn)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(zhì)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(shù)：電壓150 V,，脈沖10 ms）。

威尼德紫外交聯(lián)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(zhì)量比1:5混合,，威尼德紫外交聯(lián)儀處理（波長365 nm，10 min）,，離心純化得PLA-SiNPs,。

?4. 質(zhì)粒負載與表征?

?負載方法?：

PLA-SiNPs與質(zhì)粒DNA（質(zhì)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(jīng)DNase I處理后,，使用某試劑檢測釋放DNA濃度。

?5. 體外轉(zhuǎn)染實驗?

?細胞培養(yǎng)與轉(zhuǎn)染?：

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

?效率檢測?：

?流式細胞術(shù)?：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(shù)據(jù)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(shè)為P<0.05,。

?結(jié)果?

?1. PLA-SiNPs的理化性質(zhì)?

?2. 體外轉(zhuǎn)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(nèi)體逃逸?：溶酶體共定位分析顯示，PLA-SiNPs在4 h內(nèi)逃逸效率達75%,。

?討論?

?電荷與效率關(guān)聯(lián)?：PLA的正電荷通過靜電作用增強細胞膜吸附，轉(zhuǎn)染效率較中性載體提升2.8倍,。

?結(jié)構(gòu)保護效應(yīng)?：SiNPs的介孔結(jié)構(gòu)減少DNA酶降解（半衰期延長至24 h）,。

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

?參考文獻?

1. Li X, et al. Adv Mater. 2024; 36(12): 2304567.

2. Chen H, et al. Bioconjug Chem. 2023; 34(7): 1245-1256.

3. Kumar R, et al. ACS Appl Nano Mater. 2025; 8(3): 1890-1901.