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聚乙烯亚胺接枝氧化石墨烯作为基因传递载体的研究

作　者: 陈彪
导　师: 姚建林；张智军
学　校: 苏州大学
专　业: 物理化学
关键词: 氧化石墨烯聚乙烯亚胺低细胞毒性基因传递细胞示踪
分类号: R450
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

基因治疗是指将外源正常基因导入靶细胞,以纠正基因缺陷和异常引起的疾病,达到治疗的目的。通过基因治疗的方法可以治疗多种严重疾病,如囊性纤维病、帕金森病以及癌症等。成功的基因治疗需要可以有效防止DNA核酸消化的基因传递载体,而且能够促进细胞吸收DNA来提高转染效率。非病毒基因载体包括脂质体,高分子材料以及纳米材料(例如金纳米粒子,二氧化硅纳米粒子,碳纳米管)等已经广泛的用于基因传递的研究。石墨烯(Graphene)作为一种新型二维碳基纳米材料,因其独特的电学,热学和力学性能,近年来备受关注。作为石墨烯的氧化物,氧化石墨烯(Graphene Oxide)也开始在生物医学领域,包括药物输运,细胞成像,肿瘤治疗以及生物检测等方面获得应用。研究表明,氧化石墨烯显示出一些其它药物载体无可比拟的优势。首先氧化石墨烯是由石墨经化学氧化获得,含有大量的羟基、羧基以及其它含氧活性基团,便于进行化学功能化修饰,以达到在生物领域及其它领域应用的目的。其次由于氧化石墨烯上含有大量的含氧活性基团,因此具有良好的生物相容性。此外氧化石墨烯制备方法简单,成本低,易于大规模生产。然而,经石墨氧化法直接制备的氧化石墨烯不能有效吸附双链DNA,这也在很大程度上限制了其在基因转染方面的应用。本硕士论文将聚乙烯亚胺接枝到氧化石墨烯上,成功制备了聚乙烯亚胺接枝氧化石墨烯(PEI-GO)。研究表明,PEI-GO可以有效地吸附DNA,同时具有较低地细胞毒性。基因转染实验表明PEI-GO能够有效地介导DNA转染细胞,并具有较高的转染效率。目前的工作表明功能化的氧化石墨烯有望成为一种新型高效、低毒、低成本的基因传递载体。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-20
  1.1 石墨烯概述  9-10
    1.1.1 石墨烯的发现  9
    1.1.2 石墨烯的结构与性质  9-10
  1.2 氧化石墨烯概述  10-13
    1.2.1 氧化石墨烯的制备  10-11
    1.2.2 GO 的功能化及在生物领域的应用  11-13
      1.2.2.1 基于GO 的药物输送体系  12-13
      1.2.2.2 基于GO 的基因输送体系  13
  1.3 基因治疗概述  13-16
    1.3.1 基因治疗的简单机制  14
    1.3.2 基因载体  14-16
      1.3.2.1 聚乙烯亚胺(Polyethylenimine, PEI)  14-15
      1.3.2.2 聚酰胺-胺树形高分子(PAMAM)  15
      1.3.2.3 碳纳米管(CNTs)  15-16
      1.3.2.4 金纳米粒子(AuNPs)  16
  1.4 本论文的研究目的及设想  16-17
  参考文献  17-20
第二章氧化石墨烯的制备及其表征  20-26
  2.1 氧化石墨烯的制备  20-21
    2.1.1 实验药品与仪器  20
    2.1.2 实验步骤  20-21
  2.2 氧化石墨烯的表征  21-24
    2.2.1 原子力显微镜表征  21-22
    2.2.2 透射电子显微镜表征  22
    2.2.3 红外光谱表征及分析  22-23
    2.2.4 拉曼光谱表征及分析  23-24
    2.2.5 紫外可见光谱表征及分析  24
  本章小结  24
  参考文献  24-26
第三章聚乙烯亚胺接枝氧化石墨烯的制备及表征  26-31
  3.1 聚乙烯亚胺接枝氧化石墨烯的制备  26-27
    3.1.1 实验药品与仪器  26
    3.1.2 实验步骤  26-27
  3.2 聚乙烯亚胺接枝氧化石墨烯的表征  27-30
    3.2.1 原子力显微镜表征  27-28
    3.2.2 红外光谱表征及分析  28
    3.2.3 热重分析  28-29
    3.2.4 GO 反应前后生理条件下的稳定性比较及Zeta 电势变化  29-30
  本章小结  30
  参考文献  30-31
第四章 PEI-GO 基因载体的研究  31-41
  4.1 实验部分  31-34
    4.1.1 实验药品与仪器  31
    4.1.2 质粒DNA 的提取和纯化  31-32
    4.1.3 缓冲能力测定  32
    4.1.4 细胞毒性测定  32
    4.1.5 PEI-GO/pDNA 复合物的制备  32
    4.1.6 凝胶电泳实验  32-33
    4.1.7 粒径和电位测定  33
    4.1.8 细胞转染  33-34
      4.1.8.1 荧光蛋白检测  33
      4.1.8.2 荧光素酶检测  33-34
    4.1.9 细胞内示踪  34
  4.2 结果与讨论  34-40
    4.2.1 PEI-GO 的缓冲能力  34-35
    4.2.2 PEI-GO 的细胞毒性  35
    4.2.3 凝胶电泳  35-36
    4.2.4 pDNA 复合物的电位  36-37
    4.2.5 pDNA 复合物的粒径  37-38
    4.2.6 细胞转染  38-39
      4.2.6.1 荧光蛋白检测  38
      4.2.6.2 荧光素酶检测  38-39
    4.2.7 细胞内示踪  39-40
  本章小结  40
  参考文献  40-41
作者在硕士期间发表的论文  41-42
致谢  42-43

聚乙烯亚胺接枝氧化石墨烯作为基因传递载体的研究

内容摘要

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