多层双聚合物修饰的稀土上转换发光纳米材料用于多模态成像及血清存在下提高转染效率的研究

【摘要】目的探讨多层双聚合物修饰的稀土上转换发光纳米材料（UCNP-PEG@2×PEI）用于磁共振成像（magneticresponseimaging，MRI）及上转换发光成像(upconversionluminescence,UCL)对比剂的可行性。方法1）制备Gd3+掺杂的UCNPs，分别采用高分子聚合物聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEG)、聚乙烯亚胺(polyethylenimine,PEI)、聚丙烯酸(polyacrylicacid,PAA)修饰,形成UCNP-PEG@2×PEI，并对其稳定性、表征进行研究。2)通过体外细胞毒性试验（MTT）进行UCNP-PEG@2×PEI体外毒性的研究。3)将不同浓度梯度的UCNP-PEG@2×PEI与人宫颈癌（HeLa）细胞在体外培养4h，行磁共振T1序列的扫描及上转换发光成像的多模态成像检测。结果1）透射电子显微镜显示，UCNP-PEG@2×PEI是以UCNP为核心，外面修饰有双层聚乙烯亚胺层。经过修饰以后，UCNP-PEG@2×PEI在不同的生理溶液中具有较好的稳定性；Zeta电位及Size分布显示UCNP-PEG@2×PEI不仅带有较多正电荷而且结构更紧凑；上转换发光荧光强度显示修饰有两层聚乙烯亚胺层的UCNP-PEG@2×PEI上转换荧光强度仍然较高。2）体外细胞毒性试验显示UCNP-PEG@2×PEI在较高浓度时未见明显细胞毒性。3）磁共振成像及上转换发光成像显示UCNP-PEG@2×PEI具有较好的磁共振成像及上转换发光成像能力，且在一定的浓度梯度内，随着UCNP-PEG@2×PEI浓度的增加，多模态成像的能力依次增强。结论UCNP-PEG@2×PEI是一种修饰了两层聚乙烯亚胺层的稀土上转换发光纳米材料，其在生理环境下具有较好的稳定性，并具有带有较多正电荷和粒径小的优点。体外细胞毒性实验研究表明，UCNP-PEG@2×PEI没有明显的生物毒性，同时具有较好的多模态成像能力。因此,UCNP-PEG@2×PEI可以作为一种新兴的MRI和UCL多模态成像的纳米对比剂，用于肿瘤诊断。目的多层双聚合物修饰的稀土上转换发光纳米材料作为基因转染载体及血清存在条件下提高转染效率的研究。方法1）用凝胶阻滞电泳实验分别判断UCNP-PEG@2×PEI与单纯PEI分别和质粒DNA（plasmidDNA）的结合能力。将不同N/P比例(1，2，5，10，20)对应下的不同浓度的UCNP-PEG@2×PEI和单纯PEI溶液与1g质粒DNA混合，在室温下孵育30分钟后进行0.8%凝胶阻滞电泳。2）体外无血清条件下增强型绿色荧光蛋白质粒（EGFPplasmid）转染实验。在无血清存在的转染条件下,按照不同的N/P比例，将UCNP-PEG@2×PEI与单纯PEI分别和EGFP质粒孵育后转染HeLa细胞，转染效率通过共聚焦显微镜及流式细胞仪分析。3）体外血清存在、固定N/P比例的条件下，增强型绿色荧光蛋白质粒转染实验。在血清存在的转染条件下，固定N/P比例，将UCNP-PEG@2×PEI与单纯PEI分别和EGFP质粒孵育后转染HeLa细胞，转染结果通过共聚焦显微镜及流式细胞仪分析。结果1)当N/P比大于5时，凝胶电泳内可见UCNP-PEG@2×PEI与单纯PEI明显阻滞质粒DNA。2）在无血清存在的转染条件下，UCNP-PEG@2×PEI和单纯PEI在N/P比5到20的条件下可以转染HeLa细胞,且在相同N/P比的转染条件下，UCNP-PEG@2×PEI的转染效率明显低于单纯PEI。3）在血清存在、N/P为10的转染条件下，UCNP-PEG@2×PEI和单纯PEI均可以转染HeLa细胞，且UCNP-PEG@2×PEI的转染效率较单纯PEI明显提高。结论多层双聚合物修饰的稀土上转换发光纳米材料可以作为一种新兴的载体用于体外基因转染的研究，且在血清存在的转染条件下，转染效率较高。为今后在体内基因转染的研究提供了可能。
【作者】何璐；
【导师】郭亮；
【作者基本信息】苏州大学，影像医学与核医学，2014，硕士
【关键词】稀土上转换发光纳米材料；多层双聚合物；表面修饰；多模态成像；基因转染；转染效率；血清；

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