【摘要】：磁性納米顆粒(Magnetic nanoparticles,MNPs)作為一類新型功能材料,因其眾多的優(yōu)良性能被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。本文主要研究功能化的四氧化三鐵MNPs在核酸分離純化以及基因遞送兩方面的應(yīng)用,具體內(nèi)容分為三部分:(1)Hakai蛋白作為肺癌治療新靶標(biāo)的探索性研究。我們首次發(fā)現(xiàn)Hakai蛋白在非小細(xì)胞肺癌(Non-small cell lung cancer,NSCLC)細(xì)胞系中高表達(dá),且利用siRNA技術(shù)敲低Hakai的表達(dá)能顯著抑制NSCLC細(xì)胞的增殖、遷移以及侵襲,提示Hakai蛋白在NSCLC發(fā)生以及發(fā)展中起到重要作用,可作為一個(gè)潛在的治療新靶點(diǎn)。這部分結(jié)果為我們后續(xù)的功能化四氧化三鐵磁性納米材料對(duì)Hakai質(zhì)粒DNA的分離純化以及負(fù)載研究奠定了基礎(chǔ)。(2)合成乙二胺修飾的酒石酸氫鈉包裹的四氧化三鐵磁性納米顆粒(EDASHT-MNPs)并深入研究其在核酸分離純化中的應(yīng)用。我們首先對(duì)經(jīng)典的共沉淀法合成步驟加以修改并獲得MNPs,進(jìn)一步對(duì)該材料進(jìn)行酒石酸氫鈉包裹以及乙二胺修飾,獲得EDA-SHT-MNPs,利用透射電子顯微鏡(TEM)、動(dòng)態(tài)光散射儀(DLS)、X-射線光電子能譜分析(XPS)等對(duì)MNPs的微觀形貌以及EDA-SHTMNPs的表面電位、表面修飾等進(jìn)行表征。隨后,我們一方面系統(tǒng)探究了EDASHT-MNPs對(duì)細(xì)菌的Hakai質(zhì)粒DNA的提取情況以及提取產(chǎn)物的生物活性;另一方面,為了驗(yàn)證EDA-SHT-MNPs提取DNA是否具有廣譜性,我們進(jìn)一步檢測(cè)其對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞基因組DNA的提取效果。結(jié)果表明,本課題合成的EDASHT-MNPs能高效提取質(zhì)粒DNA以及基因組DNA且不影響DNA的生物活性;此外,與商品化試劑盒相比,EDA-SHT-MNPs在DNA提取總量和純度方面均具有優(yōu)勢(shì),體現(xiàn)出較好的應(yīng)用價(jià)值。(3)新型磁性納米材料用于基因轉(zhuǎn)染或基因治療的初步研究。如上所述,在第一部分研究工作中,我們發(fā)現(xiàn)Hakai蛋白可作為一個(gè)潛在NSCLC治療靶標(biāo)。且在第二部分工作中,我們已證明表面功能化的磁性納米材料具有較好的DNA結(jié)合能力。在這部分工作中,利用聚酰胺-胺樹枝狀大分子(Polyamidoamine dendrimer,PAMAM)具有良好的生物相容性特點(diǎn),結(jié)合在第二部分中所獲得的磁性納米材料,重新設(shè)計(jì)并合成出一種新型磁性納米材料,以Hakai基因?yàn)檠芯繉?duì)象,探索該材料在基因轉(zhuǎn)染或基因治療中的應(yīng)用。我們先以乙二胺為核心、丙烯酸甲酯為原料,通過邁克爾加成反應(yīng)以及迭代法合成了三代聚酰胺-胺樹枝狀大分子(generation-3 polyamidoamine dendrimer,G3),然后利用G3直接包裹四氧化三鐵磁性納米顆�；蛘咝揎椌剖釟溻c包裹的四氧化三鐵磁性納米顆粒,得到兩種表面修飾陽離子聚合物的磁性納米顆粒,分別命名為G3-MNPs以及G3-SHT-MNPs。通過TEM、DLS等方法,我們表征了該材料的微觀形貌、表面電位以及尺寸大小。進(jìn)而,利用體外核酸結(jié)合和細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn),我們分別檢測(cè)了兩種材料與Hakai質(zhì)粒DNA的結(jié)合情況以及對(duì)細(xì)胞的毒性作用。初步的研究結(jié)果顯示,與G3-MNPs相比,G3-SHT-MNPs與質(zhì)粒的體外結(jié)合效果較好,且毒性更低,體現(xiàn)出較好的生物相容性。以上結(jié)果表明,G3-SHT-MNPs可作為潛在的基因轉(zhuǎn)染以及治療載體,未來進(jìn)一步的開發(fā),有望用于基于Hakai或其它靶標(biāo)的基因治療研究。綜上所述,本文首次證明Hakai蛋白可作為一個(gè)潛在的NSCLC治療新靶標(biāo),以Hakai基因?yàn)檠芯繉?duì)象,本文成功合成了EDA-SHT-MNPs以及G3-SHT-MNPs,并證明前者能高效的提取細(xì)菌中Hakai質(zhì)粒DNA以及細(xì)胞基因組DNA,可用于后續(xù)的核酸提取應(yīng)用研究等;后者體現(xiàn)出潛在的基因轉(zhuǎn)染以及治療功能,具有重要的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q523;TB383.1
【圖文】：

圖 1.1 不同生物共軛物的示意圖：（A）單克隆抗體綁定到 MNPs，（B）適體涂覆的 MNPs，（C）用大約 10nm 的 MNPs 涂覆的腺病毒（D）用 pH 或熱敏性聚合物涂覆的 MNPs，其載有疏水性藥物1.1.2 MNPs 的合成方法目前，已經(jīng)開發(fā)出許多合適的方法用于合成各種不同功能的 MNPs，這些制備方法有多種分類方式，按學(xué)科領(lǐng)域主要可分為物理和化學(xué)法兩大類別。物理法主要有噴射法、機(jī)械球磨法、粉末冶金法、氫化研磨法等�；瘜W(xué)法是目前使用最多的方法，主要有還原法、蒸發(fā)冷凝法、熱分解法、共沉淀法、氧化沉淀等。1.1.3 MNPs 的優(yōu)良性能首先，MNPs 具有大約 1-100 納米范圍內(nèi)的可控尺寸，其尺寸小于或等于某些生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)，如細(xì)胞（10-100 微米）、病毒（20-450 納米）、蛋白質(zhì)（5-50 納米）和基因（2 納米寬，10-100 納米長(zhǎng)）[14]。其次，超順磁性使得材料可以被外部磁場(chǎng)操縱并驅(qū)動(dòng)到特定的區(qū)域和目標(biāo)生物實(shí)體。因此，MNPs 可以應(yīng)用于生物標(biāo)記、生物傳感、生物分子分離、藥物和基因傳遞。第三，MNPs 由于其單疇性質(zhì)，在外加交流磁場(chǎng)作用下，其磁矩可承受布朗或 Ne'el 波動(dòng)的定向熱波動(dòng)，導(dǎo)

所需時(shí)間長(zhǎng)；并且使用的試劑耗材價(jià)格貴，對(duì)人體有一定的毒害性。最主要的是提取過程中會(huì)摻雜一些雜質(zhì)，使得提取的 DNA 純度不高。因此，基于這些局性的考慮，新型高效的分離純化 DNA 的方法有待被開發(fā)。其中，利用 MNPs 備簡(jiǎn)單、在外磁場(chǎng)下易于分離等特點(diǎn)，有望成為一類有潛力的核酸分離純化的體。（3）MNPs 在核酸分離純化中的優(yōu)勢(shì)本課題在利用 EDA-SHT-MNPs 進(jìn)行核酸分離純化方面時(shí)，主要基于三個(gè)面的考慮：其一，表面經(jīng)氨基功能化修飾的 MNPs 表面帶有大量的正電荷，在沖體系適當(dāng)?shù)臈l件下，通過正負(fù)電荷的相互作用，帶有大量負(fù)電荷的核酸可以磁性材料表面的氨基結(jié)合。其二，利用 MNPs 本身特有的磁性以及納米量級(jí)的寸，外部施加較小的磁力即可將 MNPs 和核酸的復(fù)合物從結(jié)合緩沖體系中吸回收，從而避免進(jìn)一步費(fèi)時(shí)費(fèi)力的分離程序[33]。其三，MNPs 與 DNA 的結(jié)合式有很多（如圖 1.2），在本課題中，核酸與氨基 MNPs 憑借靜電相互作用結(jié)合用適宜 PH 以及鹽離子濃度的洗脫液甚至是去離子水即可將 DNA 從磁性材料面洗脫下來，得到較純的核酸樣品。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蘇保華;陳宏業(yè);張?zhí)m;馬會(huì)中;王超慧;夏天;;鐵磁性納米顆粒/碳納米管外包覆的制備進(jìn)展[J];科技展望;2015年17期

2 霍希琴;陳英杰;何曉曉;譚蔚泓;;功能化硅殼磁性納米顆粒親和吸附介質(zhì)靶向分離蛋白質(zhì)研究[J];化學(xué)傳感器;2009年01期

3 邢在臣;潘可風(fēng);;磁性納米顆粒在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J];口腔頜面外科雜志;2005年04期

4 黃水仙;許熠銘;謝民強(qiáng);;磁性納米顆粒在腫瘤治療中的應(yīng)用[J];中國中西醫(yī)結(jié)合耳鼻咽喉科雜志;2013年03期

5 鄧海東;張成云;楊小紅;郭子政;周武藝;;磁性納米顆粒的二維光操縱及團(tuán)聚效應(yīng)[J];中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2014年06期

6 李慧;王大新;顧健;;超順磁性納米顆粒治療腫瘤的應(yīng)用進(jìn)展[J];中國組織工程研究與臨床康復(fù);2009年51期

7 葛玉卿;張宇;顧寧;;殼聚糖修飾氧化鐵磁性納米顆粒的制備和性能研究[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2012年02期

8 韋衛(wèi)中,吳華,李芳;磁性納米顆粒介導(dǎo)基因治療乳腺癌實(shí)驗(yàn)研究[J];腫瘤防治研究;2005年08期

9 湯艷;楚林疋;孫寧;劉忍肖;葛廣路;;氧化鐵磁性納米顆粒在磁分離中的研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2013年24期

10 隋穎;;磁性納米顆粒的制備及表面改性[J];廣州化工;2013年16期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 李增波;張慶燕;葛金印;董川;雙少敏;;導(dǎo)電聚合物修飾的磁性納米顆粒的研究[A];2015年第十四屆全國應(yīng)用化學(xué)年會(huì)論文集（上）[C];2015年

2 黃婧;冷永華;劉彤;李星國;;磁性納米顆粒的合成及其性能[A];中國顆粒學(xué)會(huì)超微顆粒專業(yè)委員會(huì)第五屆年會(huì)暨海峽兩岸納米顆粒學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

3 彭明麗;程武;王苗;何敏;崔亞麗;陳超;;磁性納米顆粒的水相轉(zhuǎn)移及表面功能基團(tuán)的測(cè)定[A];中國化學(xué)會(huì)第十三屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

4 程武;王苗;彭明麗;;磁性納米顆粒表面羧基定量方法的研究[A];中國化學(xué)會(huì)第十三屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

5 甘志鋒;姜繼森;;單分散磁性納米顆粒制備研究進(jìn)展[A];上海市顆粒學(xué)會(huì)2005年年會(huì)論文集[C];2005年

6 王永紅;畢如意;李榮;鐘國倫;;表面富羧基核-殼型磁性納米顆粒的制備與應(yīng)用[A];中國化學(xué)會(huì)第十二屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

7 何華輝;鄧聯(lián)文;馮則坤;江建軍;;磁性納米顆粒膜微波物性研究[A];第五屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅰ[C];2004年

8 楊嘯林;葛世慧;阮成禮;;磁性納米顆粒膜的微波吸收機(jī)理研究[A];2006年全國功能材料學(xué)術(shù)年會(huì)專輯（Ⅲ）[C];2006年

9 李曉琦;吳繼榮;吳鵬;李學(xué)慧;;磁性液體中采用混合兩種表面活性劑修飾磁性納米顆粒的實(shí)驗(yàn)研究[A];2012中國功能新材料學(xué)術(shù)論壇暨第三屆全國電磁材料及器件學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

10 張洪飛;師彥平;;磁性納米顆粒的固相萃取新技術(shù)研究[A];西北地區(qū)第七屆色譜學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)甘肅省第十二屆色譜年會(huì)論文集[C];2012年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 記者 邰舉;“核磁共振納米燈”讓癌細(xì)胞“發(fā)光”[N];科技日?qǐng)?bào);2017年

2 記者 瞿劍;植物基因輸送有新法 磁性納米顆粒當(dāng)載體[N];科技日?qǐng)?bào);2017年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉道峰;免疫磁性納米顆粒在食品安全快速檢測(cè)中的應(yīng)用研究[D];南昌大學(xué);2015年

2 喬晨萌;基于兩性離子聚合物的核酸輸遞體系及免疫性能的研究[D];西南交通大學(xué);2017年

3 劉書朋;磁性納米顆粒的制備及其在藥物作用靶點(diǎn)生物淘洗中的應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2007年

4 杜桂煥;磁性納米顆粒的表面修飾及其生物學(xué)應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2006年

5 孫俊;功能性磁性納米顆粒的制備及其在食品體系中的應(yīng)用研究[D];江南大學(xué);2012年

6 王雪琴;基于超順磁性納米顆粒的腫瘤干細(xì)胞生物學(xué)特性研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2012年

7 賈蓉蓉;磁有序體系的類近藤輸運(yùn)及磁性納米顆粒的表征和遠(yuǎn)程操控[D];上海大學(xué);2012年

8 李瑞雪;新型磁性納米功能材料的制備與性能研究[D];華南理工大學(xué);2010年

9 丁望峰;Co磁性納米顆粒的自組裝及其外場(chǎng)調(diào)控[D];南京大學(xué);2012年

10 Zeeshan Ali;基于磁性納米顆粒和化學(xué)發(fā)光的多種病毒同時(shí)檢測(cè)方法的研究[D];東南大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 吳雨晴;功能化四氧化三鐵磁性納米顆粒的制備及用于Hakai質(zhì)粒DNA的分離純化以及負(fù)載[D];安徽工業(yè)大學(xué);2019年

2 朱楠;基于氧化鐵納米顆粒的高效磁共振造影劑的制備及性能研究[D];電子科技大學(xué);2019年

3 黃浩然;過渡金屬基磁性納米顆粒/顆粒膜的制備及性能研究[D];華南理工大學(xué);2019年

4 楊斌;面向氨硼烷釋氫的磁性納米顆粒的制備與催化性能研究[D];廈門大學(xué);2017年

5 何友益;木質(zhì)素磁性納米顆粒的合成及其染料吸附性能的研究[D];天津大學(xué);2018年

6 柴潔;具有雙模態(tài)造影作用的碘劑-羧甲基殼聚糖磁性納米顆粒的制備與檢測(cè)[D];廈門大學(xué);2017年

7 朱晁樂;3種咪唑離子液體修飾的磁性納米顆粒在環(huán)境水樣分析中的應(yīng)用研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2018年

8 張敏;四種核酸提取磁性納米顆粒的研制及其應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2019年

9 馬麗霞;β-環(huán)糊精衍生物/聚乙二醇載藥磁性納米顆粒的制備與抗腫瘤活性研究[D];蘭州大學(xué);2019年

10 黃斌冰;基于微液滴的磁性納米顆粒合成研究[D];華東師范大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2713623