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超声场下基因/模式药物输送及生物学效应的实验研究

刘忠华  
【摘要】: 近年来,随着超声技术的发展、应用以及微泡造影剂研制的进展,超声与微泡造影剂的协同作用在基因治疗、药物输送、溶栓治栓、炎症和肿瘤的靶向显影与治疗等医学领域显示了巨大的应用潜力,逐渐成为医学领域研究中的一个热点。 本研究选用人脐静脉内皮细胞(HUVECs)、HeLa细胞作为离体细胞模型,以EGFP基因作为外源目的基因、核酸荧光染料TO-PROTM-1、PI、DAPI作为模式药物,分别通过MTT比色分析法、倒置荧光显微镜观察法、流式细胞检测技术、MGG染色法、考马斯亮蓝染色法研究了20 kHz低频超声单独和与微泡造影剂联合介导EGFP基因转染内皮细胞、HeLa细胞的效率和规律、超声与脂质体共同介导EGFP基因转染HeLa细胞的效率和规律、超声介导模式药物输送的效率和规律以及超声对血管内皮细胞增殖活性、生长曲线、迁移能力和细胞骨架的影响。研究结果表明: 1. 20 kHz低频超声能介导EGFP基因转染人脐静脉内皮细胞和HeLa细胞,但转染率较低,一般在0.2%~2%之间;细胞类型对转染率有影响,HeLa细胞的转染率要高于内皮细胞的转染效率;质粒浓度对转染效率有影响,在一定范围内质粒浓度越高转染效率越大;2.超声与脂质体共同介导EGFP基因转染HeLa细胞,虽然转染效率随超照射时间的增加而降低,但转染率却随超声照射时间的增加而增加,这可能与脂质体对细胞的毒性有关;3.超声联合微泡能明显增强EGFP基因转染内皮细胞和HeLa细胞,转染效率增加平均约3~4倍,最高分别3.5倍和4.6倍;然而,微泡在一定程度上也会增强超声对细胞的损伤;4.超声介导模式药物的输送效率较高,但输送效率与超声介导基因转染的规律略有所不同:随超声照射时间的增加,转染效率先增加,在6秒时取得最大,随后逐渐下降;而药物的输送效率是在9秒时取得最大,随后下降;5.过量的超声辐射会抑制细胞增殖活性,使生长曲线变得更加平缓,显著降低细胞的迁移能力,使骨架结构发生分解、变小,结构变得松散,排列失去有序性,甚至发生断裂;也会使细胞胞质减少,发生明显回缩。


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