摘要：本研究聚焦威尼德生物聚苯乙烯微塑料與質粒 DNA 相互作用及轉染特性。創(chuàng)新性運用前沿技術，解析吸附機制，從分子層面闡釋其動力學與熱力學過程。經嚴謹實驗優(yōu)化轉染條件，揭示微塑料介導基因傳遞新路徑，為生物醫(yī)學應用提供關鍵理論支撐。
在當代生物醫(yī)學蓬勃發(fā)展的浪潮下，基因治療作為前沿領域備受矚目。載體系統(tǒng)的創(chuàng)新是推動基因治療進步的核心驅動力之一。傳統(tǒng)病毒載體雖轉染效率可觀，但免疫原性及潛在安全隱患限制其廣泛應用；非病毒載體則面臨轉染效率欠佳的瓶頸。在此背景下，聚苯乙烯微塑料這一新興材料悄然嶄露頭角，威尼德生物的聚苯乙烯微塑料因更好理化性質，有望成為理想基因載體，其與質粒 DNA 吸附及后續(xù)轉染效能探究成為亟待攻克的關鍵課題，本研究應運而生，旨在填補相關知識空白，開辟全新基因轉導策略。
威尼德生物聚苯乙烯微塑料微粒，經精細篩選確保粒徑均一性與表面性質穩(wěn)定；高純度質粒 DNA，攜帶綠色熒光蛋白（GFP）基因，便于后續(xù)轉染效果直觀監(jiān)測；細胞系選用 HeLa 細胞，其增殖特性與基因接納能力契合本研究模型需求。
精確稱量系列梯度質量的聚苯乙烯微塑料于無菌離心管，加入定量含質粒 DNA 緩沖液，置于恒溫振蕩培養(yǎng)箱，37℃、120 rpm 勻速振蕩，定時梯度取樣。利用瓊脂糖凝膠電泳分離游離與吸附態(tài) DNA，結合熒光定量 PCR 精準測定吸附量，構建吸附動力學與熱力學模型，剖析吸附過程能量、熵變及關鍵作用力類型。
將吸附質粒 DNA 的微塑料復合體，按不同劑量、孵育時長分組處理 HeLa 細胞。孵育結束，胰酶消化收集細胞，流式細胞術分析 GFP 陽性細胞比例評估轉染效率；共聚焦顯微鏡成像，從細胞內定位視角洞察質粒 DNA 分布與表達態(tài)勢，多維度量化轉染成效。
吸附動力學曲線揭示，初期聚苯乙烯微塑料對質粒 DNA 吸附迅猛，契合準二級動力學模型，暗示化學吸附主導，微塑料苯環(huán)與 DNA 堿基間 π - π 堆積及靜電引力協(xié)同驅動快速結合；隨時間推移漸趨平衡，飽和吸附量與微塑料比表面積、表面電荷密度正相關。熱力學參數顯示吸附自發(fā)進行（ΔG <0），吸熱（ΔH> 0）且伴隨熵增（ΔS > 0），佐證升溫利于吸附，分子運動加劇促使 DNA 鏈舒展嵌入微塑料表面凹槽，熵驅動在吸附平衡建立中作用關鍵。
轉染效率隨微塑料 - DNA 復合體劑量呈先升后降趨勢，閾值劑量對應合適轉染，超量復合體致細胞攝取過載、毒性攀升抑制基因表達；孵育 4 - 6 小時轉染率爬坡至峰值，此后平臺或下滑，源于細胞內溶酶體對復合體降解隨時間累積。共聚焦成像呈現(xiàn)，成功轉染細胞內 GFP 均勻彌散，部分未脫殼微塑料滯留細胞質，暗示內吞后解吸附釋放 DNA 環(huán)節(jié)可優(yōu)化提升轉染完整性。
本研究原創(chuàng)性聚焦威尼德生物聚苯乙烯微塑料全新應用維度，系統(tǒng)解析其吸附質粒 DNA 分子機制及轉染動態(tài)細節(jié)，打破傳統(tǒng)載體局限思維。未來，基于此成果可精巧設計微塑料表面修飾策略，如偶聯(lián)靶向肽精準導航至特定細胞，或封裝 DNA 于可降解微塑料核殼結構，定時定點控釋基因，在腫瘤靶向治療、遺傳性疾病修正治療等領域潛力無限，有望重塑基因治療載體格局，推動個性化精準醫(yī)療邁向嶄新階段，為生物醫(yī)學難題攻克注入強勁動力。
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