功能化硅壳纳米颗粒应用于质粒DNA分离纯化的研究

论文摘要

随着DNA测序、基因治疗、基因疫苗等领域的广泛发展,对拓展各种高效的质粒DNA分离纯化方法提出了越来越迫切的需求。硅壳纳米颗粒作为一种新型功能性纳米材料,由于其制备简便,具有良好的化学稳定性、较大的比表面积及较好的生物相容性等特点,在生物分离领域表现出了广泛的应用前景。本论文利用氨基化硅壳纳米颗粒/氨基化硅壳磁性纳米颗粒与质粒DNA的静电吸附原理,建立了基于氨基化硅壳纳米颗粒/氨基化硅壳磁性纳米颗粒的质粒DNA快速分离纯化方法。该方法免去了传统分离纯化质粒DNA的酚/氯仿法的毒副作用和操作繁杂等缺点,为DNA的分离纯化提供了一种新的手段和方法,同时也进一步拓展了功能化硅壳纳米颗粒在生物医学研究中的应用。本论文还发展了一种基于硅壳荧光纳米颗粒的肿瘤检测新方法。1、氨基化硅壳纳米颗粒分离纯化质粒DNA的研究利用中性pH环境下带正电的氨基化硅壳纳米颗粒与带负电的质粒DNA的静电相互作用原理,发展了一种基于氨基化硅壳纳米颗粒的质粒DNA分离纯化方法。以pEGFP-N3质粒DNA的分离纯化为目标,分别考察了氨基化硅壳纳米颗粒对质粒DNA的吸附能力,以及吸附在氨基化硅壳纳米颗粒表面的质粒DNA解离情况,在此基础上,进一步考察了采用氨基化硅壳纳米颗粒分离纯化获得的质粒DNA的生物活性。结果表明质粒DNA可以很好的吸附在氨基化硅壳纳米颗粒上形成氨基化硅壳纳米颗粒-质粒DNA复合物,同时成功实现了氨基化硅壳纳米颗粒-质粒DNA复合物中质粒DNA的解离,而且通过该方法分离纯化的质粒DNA依然具有很好的生物活性。2、氨基化硅壳磁性纳米颗粒分离纯化质粒DNA的研究利用中性pH环境下带正电并在外磁场作用下具有超顺磁性的氨基化硅壳磁性纳米颗粒与带负电的质粒DNA的静电相互作用原理,发展了一种基于氨基化硅壳磁性纳米颗粒的免离心质粒DNA分离纯化方法。以pEGFP-N3质粒DNA的分离纯化为目标,分别考察了氨基化硅壳磁性纳米颗粒对质粒DNA的吸附性能,以及影响吸附在氨基化硅壳磁性纳米颗粒表面的质粒DNA解离效果的因素,同时将本法跟传统分离纯化质粒DNA的方法进行了比较,在此基础上,进一步考察了采用氨基化硅壳磁性纳米颗粒分离纯化获得的质粒DNA的生物活性。结果表明在外磁场作用下,可以实现氨基化硅壳磁性纳米颗粒-质粒DNA复合物的快速分离,同时成功实现了氨基化硅壳磁性纳米颗粒-质粒DNA复合物中质粒DNA的快速解离,并且最终解离效果对解离状态、解离温度、解离时间和次数等依赖不明显。同时本方法比传统方法具有更好的分离纯化效率,而且通过该方法分离纯化的质粒DNA依然具有很好的生物活性。3、硅壳荧光纳米颗粒-氨基葡萄糖复合物（FSNPs-DG）与肿瘤细胞的作用研究基于肿瘤细胞葡萄糖代谢旺盛的机理和本实验室发展成熟的硅壳荧光纳米颗粒标记技术,发展了一种新型的肿瘤检测方法。通过物理吸附法制备了硅壳荧光纳米颗粒-氨基葡萄糖复合物（FSNPs-DG）,并选择三株肿瘤细胞和一株正常细胞作为考察分析对象,基于肿瘤细胞表面高表达对葡萄糖具有高亲和力的葡萄糖转运蛋白考察了FSNPs-DG对固定后肿瘤细胞的识别情况,在此基础上进一步考察了FSNPs-DG与活细胞的作用研究,即肿瘤细胞对FSNPs-DG吞噬情况。结果显示利用物理吸附法制备出FSNPs-DG可以较好的识别固定后的肿瘤细胞,并且肿瘤细胞对FSNPs-DG吞噬量明显高于正常细胞。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 本文常用英文缩略词表
• 第1章 绪论
• 1.1 核酸分离纯化的原则
• 1.2 传统的核酸分离纯化方法
• 1.2.1 DNA 的分离纯化
• 1.2.2 RNA 的分离纯化
• 1.3 现代技术在核酸分离纯化中的应用研究
• 1.3.1 毛细管电泳技术应用于核酸分离检测的研究
• 1.3.2 微芯片毛细管电泳技术应用于核酸分离检测的研究
• 1.3.3 基于固相提取法（SPE 法）的核酸分离纯化
• 1.3.4 SPE 法与微芯片技术相结合应用于核酸分离纯化
• 1.3.5 SPE 法与纳米技术相结合应用于核酸分离纯化
• 1.4 本论文构思
• 第2章 氨基化硅壳纳米颗粒（ASNPS）分离纯化质粒DNA 的研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和仪器
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 氨基化硅壳纳米颗粒的表征
• 2.3.2 氨基化硅壳纳米颗粒与质粒DNA 的结合能力考察
• 2.3.3 氨基化硅壳纳米颗粒－质粒DNA 复合物中质粒DNA 的解离
• 2.3.4 氨基化硅壳纳米颗粒分离纯化的质粒DNA 的生物活性检测
• 2.4 小结
• 第3章 氨基化硅壳磁性纳米颗粒（ASMNPS）分离纯化质粒DNA 的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂和仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 氨基化硅壳磁性纳米颗粒的表征
• 3.3.2 氨基化硅壳磁性纳米颗粒与质粒DNA 的结合能力考察
• 3.3.3 氨基化硅壳磁性纳米颗粒－质粒DNA 复合物中质粒DNA 的解离
• 3.3.4 氨基化硅壳磁性纳米颗粒分离纯化的质粒DNA 的生物活性检测
• 3.4 小结
• 第4章 硅壳荧光（RUBPY）纳米颗粒－氨基葡萄糖与肿瘤细胞的作用研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂和仪器
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 硅壳荧光纳米颗粒的表征
• 4.3.2 FSNPs-DG 与FSNPs 对固定肿瘤细胞作用的对比研究
• 4.3.3 FSNPs-DG 对固定肿瘤细胞和正常细胞作用的对比研究
• 4.3.4 肿瘤细胞和正常细胞对FSNPs-DG 吞噬的对比研究
• 4.3.5 肿瘤细胞对FSNPs-DG 与FSNPs 吞噬的对比研究
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读学位期间所发表的学术论文目录