基于荧光碳纳米颗粒的可视化球形核酸及其制备方法和应用_2

文档序号:8479299阅读:来源:国知局
良好,对于研宄纳米材料与生物效应方面,提供材料和技术上的保证,无论基础研宄或临床应用,均具有重要的意义。
【附图说明】
[0034]图1是荧光碳纳米颗粒(FCNs)/siRNA球形核酸的合成过程示意图。
[0035]图2是荧光碳纳米颗粒的理化性质表征,其中,(A)为荧光碳纳米颗粒的红外光谱图;(B)为荧光碳纳米颗粒的高清透射电镜(HR-TEM)图;(C)为荧光碳颗粒在白光和紫外光照射下的图片。
[0036]图3是MDA-MB-231-EGFP、A375细胞分别和荧光碳纳米颗粒共孵育后的细胞毒性测试。
[0037]图4是标准曲线法分析荧光碳纳米颗粒负载核酸能力;其中,(A)表示激发光为670nm时的荧光强度vs.Cy5_siRNA浓度,Excel软件线性拟合,R2= 0.999 ; (B)表示405nm时的吸光值vs.FCNs的浓度,Excel软件线性拟合,R2= 0.9974。
[0038]图5是纳米颗粒在MDA-MB-231-EGFP细胞中的转染情况;其中,㈧表示不同siEGFP组分处理后的荧光图片:a.阴性对照;b.FCNs ;c.siEGFP ;d.FCNs/Scrambledsequence(FCNs/ 随机序列);e.Lipo2000/siEGFP ;f.FCNs/siEGFPl ;g.FCNs/siEGFP2 ;h.FCNs/siEGFP3,其中,比例尺表示200 ym ;第一行和第三行表示相差模式下的图片,第二行和第四行表示荧光模式下的图片;(B)表示不同组分处理后的EGFP的表达情况,其中,siEGFP, FCNs/随机序列和 Lipo2000/siEGFP 对应的 siRNA 浓度是 150nM ;FCNs/siEGFP I, FCNs/siEGFP2 和 FCNs/siEGFP3 对应的 siEGFP 浓度分别是 50nM,10nM 和 150nM(n=3) ο
[0039]图6是不同的siPlk-Ι组分对A375细胞的影响情况;其中,(A)表示荧光定量PCR测定不同siPlk-Ι组分处理后的Plk-1mRNA水平,Plk-1mRNA的表达水平对GAPDH mRNA表达水平进行归一化处理。数据为三次独立转染实验的结果,对FCNs/随机序列组进行显著性差异分析,**ρ〈0.01,***ρ〈0.001 (η = 3) ; (B)Western blot 分析不同 siPlk-1 组分中Plk-1蛋白的表达情况;(C)表示不同siPlk-Ι组分处理后诱导A375细胞凋亡的情况,其中,siRNA浓度都是ΙΟΟηΜ。
[0040]图7是FCNs/Cy5-siPlk_l的细胞摄入和共定位,其中,A375细胞与FCNs/Cy5-siPlk-l共孵育4h,激发波长:FCNs 405nm和Cy5633nm ;比例尺表示20 μ m。
[0041]图8是流式细胞仪测定细胞对Cy5_标记siPlk_l的摄入率,其中,细胞与Cy5-siPlk-l 或 FCNs/Cy5_siPlk_l 孵育 4h 后的结果。
[0042]图9是FCNs/siPlk-Ι用于抑制荷瘤小鼠肿瘤的结果,其中,⑷表示注射不同的siPlk-Ι组分后,从荷瘤小鼠上取出的肿瘤图片;(B)表示肿瘤体积随时间变化情况,肿瘤体积归一化为第16天时的百分比(每一实验组的平均值土标准差);(C)表示体重随时间变化情况,小鼠体重归一化为第16天时的百分比(每一实验组的平均值土标准差)。
[0043]图10是FCNs/Cy5-siPlk-l复合物经尾静脉注射荷瘤小鼠24h后,小动物成像仪成像的结果。
【具体实施方式】
[0044]为了进一步阐述本发明,下面给出一系列实施例。这些实施例完全是例证性的,它们仅用来对本发明进行具体描述,不应当理解为对本发明的限制。
[0045]图1是荧光碳纳米颗粒(FCNs)/siRNA球形核酸的合成过程示意图。
[0046]实施例1:荧光碳纳米颗粒(FCNs)的制备及分离纯化
[0047](I)荧光碳纳米颗粒(FCNs)的制备:
[0048]以低分子量壳聚糖为原料,采用水热合成法得到具有良好荧光特性的碳纳米颗粒,其制备方法为:称取0.35g的低分子量壳聚糖加入到70mL的去离子水中同时充分搅拌,然后置于密闭容器(高压釜)中反应12h,温度为180°C。
[0049](2)荧光碳纳米颗粒(FCNs)的分离纯化:
[0050]将所得的产品溶液在高速台式冷冻离心机(14000rpm)中离心lOmin,然后用透析袋(截留分子量100Da)处理除去小分子物质,透析时间为2d。
[0051]实施例2:荧光碳纳米颗粒(FCNs)的性质表征
[0052](I)荧光碳纳米颗粒的傅立叶红外光谱
[0053]图2A为荧光碳纳米颗粒的红外光谱图,由图2A可以看出,实施例1制备所得的荧光碳纳米颗粒在1660?1580左右有N-H伸缩振动吸收峰。
[0054](2)荧光碳纳米颗粒的高清透射电镜表征
[0055]图2B为荧光碳纳米颗粒的高清透射电镜表征图,由图2B可以看出,荧光碳纳米颗粒的粒径为11.83±2.22nm,且粒径分布比较均匀,单分散性较好。
[0056](3)荧光碳纳米颗粒的成像
[0057]图2C为荧光碳颗粒在白光和紫外光照射下的图片,由图2C可以看出,荧光碳纳米颗粒在白光照射下,呈现棕黄色;在紫外光照射下,激发出强烈的蓝色荧光。
[0058]实施例3:荧光碳纳米颗粒(FCNs)的细胞毒性测试
[0059]将MDA-MB-231和A375细胞,按5000/孔的密度到96孔板中,置于5% C02,37°C培养箱中孵育 24ho 加入浓度分别为 O,10,20,50,80,100,150,200,250,300 和 350 μ g/mL 的荧光碳纳米颗粒(FCNs)。每个浓度5个复孔。48h后,吸去培养液,每孔加入换上新鲜配制的200 μ L浓度为5mg/ml的3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(MTT)溶液,继续培养4h后,吸去孔内培养液,每孔加入200 μ L 二甲基亚砜,置摇床上低速振荡lOmin,使结晶物充分溶解。在酶联免疫检测仪0D490nm处测量各孔的吸光值。
[0060]由图3可以看出:荧光碳纳米颗粒毒性较低,甚至浓度高达350 μ g/mL,细胞的存活率也超过80 %。这就为荧光碳纳米颗粒在生物医学中的应用提供了前提条件。
[0061]实施例4:荧光碳纳米颗粒(FCNs)与siRNA结合形成球形核酸
[0062](I)荧光碳纳米颗粒(FCNs)的活化
[0063]将双功能偶联剂Ν-[γ -马来酰亚胺]磺基琥珀酸酯(N- [ γ -maleimidobutyryloxy] sulfosuccinimide ester,sulfo-GMBS)与 FCNs 震荡反应12h,超滤离心洗涤,除去未反应完的偶联剂,收集活化的FCNs。
[0064](2)巯基化siRNA的激活
[0065]取50 μ L 0.1M的二硫苏糖醇(DTT),加入到50 μ g巯基化的siRNA中,混匀后室温静置2h,利用尺寸排阻柱(S印hadex?G-2roNA Grade)除盐,纯化,收集样品。
[0066](3)荧光碳纳米颗粒(FCNs)与巯基化siRNA结合
[0067]将除盐处理后的巯基化siRNA与碳纳米颗粒混合,在4h以上的时间内缓慢加入3M的NaCl至0.3M,震荡反应12h后,形成荧光的球形核酸体系,超滤离心,洗涤多次,收集产物。
[0068]实施例5:荧光碳纳米颗粒(FCNs)的负载能力测试
[0069]荧光碳纳米颗粒(FCNs)的负载能力可通过标准曲线法测定。将DTT还原后纯化所得的Cy5-siRNA制备成浓度分别为0,0.01,0.02,0.04,0.08,0.16mg/mL的溶液,各取100 μ L滴加到黑底96孔板中,测定其在激发波长为650nm,发射波长为670nm处的荧光强度,并绘制标准曲线(如图4A)。取100 μ L制备好的FCNs/Cy5-siRNA滴加到黑底96孔板中,多功能酶标仪测定其荧光强度为33069,可计算出Cy5-siRNA浓度为0.072mg/mL。将FCNs制备成0,0.25,0.5,1,2,4mg/mL的溶液,各取100 μ L滴加到透明96孔板中,测定其在405nm时的吸光度,并绘制标准曲线(如图4B)。取100 μ L制备好的FCNs/Cy5-siRNA滴加到透明96孔板中,多功能酶标仪测定其吸光值为0.434,可测得FCNs浓度为3.147mg/mL。通过负载能力(Loading capability (LC))计算公式:LC = FCNs的浓度/Cy5_siRNA的浓度,可计算出LC为43.71。
[0070]实施例6:荧光碳纳米颗粒(FCNs) /siRNA用于沉默靶基因
[0071](I)增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因的沉默
[0072]将靶向EGFP 的 FCNs/siRNA复合物(FCNs/siEGFP)与稳转EGFP质粒的MDA-MB-231细胞共孵育48h后,倒置荧光显微镜观察沉默情况。与对照组(siEGFP,FCNs/随机序列orLipo2000/siEGFP)相比,FCNs/siEGFP的沉默效果明显。将细胞裂解后,HOOOrpm高速离心,取上清,多功能酶标仪测定荧光情况。其中的蛋白浓度可通过BCA试剂盒测定。EGFP的表达情况可表示为相对焚光强度(Relative light units,即RLU)对总蛋白浓度的归一化处理值,即RLU/mg蛋白。其中,针对EGFP进行双链设计的siRNA为:
[0073]正义链:5,-Th11-ACCCUGAAGUUCAUCUGCACC-3,;
[0074]反义链:5’ -UGCAGAUGAACUUCAGGGUCA-3 ’。
[0075](上述引入参考文献:Afonin, K.A.;Viard, M.;Martins, A.N.;Lockett, S.J.;Maciag, A.E.;Freed, E.0.;Heldman, E.;Jaeger, L.;Blumenthal, R.;Shapiro, B.A.Nat.Nanotechnol.2013, 8:296-304.)
[0076]图5A是siEGFP的不同组分转染MDA_MB_231后,荧光显微镜观察的图片,FCNs/siEGFP相比其他组,能最有效地抑制EGFP的表达。图5B可定量测
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