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《哈尔滨工业大学》 2011年
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不同孔径的介孔氧化硅对核酸的负载和释放

颜廷胜  
【摘要】:通过基因药物来治疗某些由于基因缺陷和损伤而引起的疾病成为了一项生物医学新技术;转基因技术在作物育种方面的广泛应用,使得短时间内培育出抗性强、产率高的优良品种成为了可能。无论是基因治疗还是转基因技术的利用,安全高效的载体系统都起到至关重要的作用。介孔氧化硅材料以其多孔性和可修饰的性质,具备了开发成为良好吸附剂和载体的可能性,成为目前材料科学和生物材料科学研究的热点。本文对不同孔径的介孔氧化硅材料对DNA的吸附和释放性能进行系统的研究,并着重分析孔径尺寸对材料性能的影响。 首先,利用水热合成的方法,用含有不同碳骨架长度的模板剂,合成了孔径尺寸从2.3nm到5.0nm的介孔氧化硅材料,在水和无水乙醇中具有良好的分散度。X射线衍射分析(XRD)和透射电子显微镜观察(TEM)表明合成的材料具有良好的二维六方孔道阵列和长程有序性。对制备的不同孔径的介孔氧化硅材料进行了氨基改性处理,成功的将氨基功能基团嫁接到了材料表面,研究了不同孔径的氨基功能化介孔氧化硅材料对DNA的吸附和释放性能。 介孔材料的孔径尺寸对其吸附DNA能力影响巨大,孔径最小的N-MCM-41-14只能吸附750bp以下的基因片段,对于长度超过750bp的DNA片段仅有很弱的吸附能力,孔径最大的N-SBA-15可吸附实验所用小于5000bp的所有基因片段。这是因为长度较小的DNA片段,由于在处于凝缩状态时有较小的排斥体积,便获得了被摄入孔道的优先权;长片段的DNA由于排斥体积过大而难以进入孔道。 介孔材料的孔径尺寸对DNA的吸附速率和最大吸附量也有重要影响:介孔氧化硅材料对DNA的吸附速率随着孔径的增大而增大;介孔材料对DNA的最大吸附量随着孔径的增大而变大,N-MCM-41-14的最大吸附量约为40mg/g,N-MCM-41-16的最大吸附量约为55mg/g,N-MCM-41-18的最大吸附量为60mg/g,N-SB15对DNA的最大吸附量约为100mg/g。 介孔氧化硅材料在不同离子强度和不同pH条件下下对DNA的释放率不同。离子强度高的释放体系有利于介孔氧化硅材料对DNA的释放,而离子强度低的体系则有利于材料对DNA的稳定吸附;由于不同的酸碱度能够影响材料表面电荷分布,N-MS-DNA在酸性环境和中性环境中能够很好的保持与负载DNA的结合,释放率极低;在弱碱性溶液中,随着pH值的增大,DNA的释放率显著变大,pH值到达10时各样品对DNA的释放率增加到了54%~66%;孔径尺寸对DNA的释放率没有明显的影响。 介孔氧化硅材料可以有效的保护吸附到孔道内部的DNA。进入孔道内部的DNA分子不会被DNaseI降解,但是DNaseI能够降解吸附在介孔氧化硅材料外表面的DNA分子。 本实验合成的不同孔径的介孔氧化硅材料对DNA的负载能强,对不同大小的DNA具有一定的选择性,可保护吸附的DNA不受核酸酶的降解,并且可以通过改变pH等条件有效控制DNA的释放,因此可作为基因转染的良好载体。不同孔径的介孔氧化硅材料对DNA吸附性能不同,在基因分离中或有重要的应用价值。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB383.4

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【引证文献】
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