碳納米管作為載體在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

《碳納米管作為載體在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、碳納米管作為載體在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用作者：蔣永劍　虞先?！堁育g【摘要】碳納米管是一種新型的納米材料，隨著對(duì)碳納米管功能化研究的深入，碳納米管在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也在拓展。本文就其作為載體攜帶多肽、蛋白質(zhì)、核酸、疫苗和藥物進(jìn)入細(xì)胞發(fā)揮生物醫(yī)學(xué)作用作一綜述?！娟P(guān)鍵詞】碳納米管·載體·生物醫(yī)學(xué)碳納米管（carbonnanotube，T）是由日本NEC公司的Iijima［１］于1991年發(fā)現(xiàn)的新型納米材料，由碳原子形成的石墨片繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成的無縫、中空的管體。管子一般由單層（single-ulti-g/mL）與人早幼粒白血病細(xì)胞（humanleukemianl

2、ine，HL60）在37℃共培養(yǎng)1h后，應(yīng)用熒光顯微鏡可以看到細(xì)胞表面有較多的熒光聚集，更為重要的是細(xì)胞內(nèi)也可看到熒光，這說明功能化的T能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)［７］。異硫氰酸熒光素（fluorescEinisothiocynate,FITC）標(biāo)記的胺基化T主要分布于細(xì)胞質(zhì)，進(jìn)入細(xì)胞核較慢；而肽結(jié)合的T可以快速的進(jìn)入細(xì)胞核［８］。目前有關(guān)功能化T進(jìn)入細(xì)胞的機(jī)制尚有爭論，普遍認(rèn)為有被動(dòng)吞噬和主動(dòng)穿透兩種可能途徑。Kam等［９］將FITC綠色熒光標(biāo)記的胺基化Sine的轉(zhuǎn)染效率。Cai等［１９］設(shè)計(jì)了包埋有鎳的帶磁性的功能化T，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)可以使磁性T黏附于細(xì)胞表面，然后在固定磁場(chǎng)的作用下

3、，T可以穿入細(xì)胞。這種磁性功能化T在旋轉(zhuǎn)和固定磁場(chǎng)的序貫作用下可以攜帶有GFP報(bào)告基因的質(zhì)粒體外轉(zhuǎn)染小鼠神經(jīng)元細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞，轉(zhuǎn)染效率通過流式細(xì)胞定量分析和熒光顯微鏡定量分析可以達(dá)到80％～100％。原代的B淋巴細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞以難轉(zhuǎn)染而著稱，這兩種細(xì)胞應(yīng)用lipofectamine攜帶相同質(zhì)粒轉(zhuǎn)染均未成功。功能化T的另一顯著優(yōu)勢(shì)是沒有細(xì)胞毒性，噻唑藍(lán)試驗(yàn)顯示高達(dá)60μg/mL的胺基化T并不影響細(xì)胞的生長，而lipofectamine>20μg/mL就顯示出細(xì)胞毒性。2.3　RNA　小分子RNA干擾（RNAinterference，RNAi）是一種新的基因治療

4、技術(shù)，是雙鏈RNA分子（siRNA）在mRNA水平關(guān)閉相關(guān)序列基因或使其沉默的過程，較以往的核酶和反義核酸技術(shù)更能高效、特異地阻抑基因的表達(dá)［２０］。功能化T帶正電荷的側(cè)鏈不但可以介導(dǎo)T與蛋白質(zhì)、DNA的連接，還可以介導(dǎo)siRNA與T的結(jié)合。特定的siRNA可以通過二硫鍵連接于功能化T的側(cè)鏈并以功能化T為載體進(jìn)入細(xì)胞，在二硫蘇糖醇的作用下二硫鍵斷裂，使siRNA從T載體上游離下來，并從內(nèi)含體或溶酶體中釋放出來而分布于細(xì)胞質(zhì)或進(jìn)入細(xì)胞核發(fā)揮RNA干擾作用，抑制層連蛋白（laminA/C）的表達(dá)。流式細(xì)胞定量分析顯示以該載體轉(zhuǎn)染細(xì)胞的RNA干擾效率明顯高于lipofect

5、amine載體的效率?？赡芘cT的高比表面積、高效的轉(zhuǎn)運(yùn)能力及可裂解的二硫鍵避免了生物學(xué)活性分子在溶酶體內(nèi)的降解破壞有關(guān)［２１］?！　《肆Ｃ甘蔷S持細(xì)胞染色體穩(wěn)定的關(guān)鍵酶，端粒酶的激活與腫瘤形成有關(guān)，在大多數(shù)腫瘤中都能檢測(cè)到端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（telomerasereversetranscriptase,TERT）的存在，宮頸癌細(xì)胞、卵巢癌細(xì)胞、肺癌細(xì)胞都高表達(dá)TERT信使RNA和蛋白。胺基功能化帶正電荷的STERTsiRNA+SWT可以明顯抑制移植瘤的生長，且多點(diǎn)注射較單點(diǎn)注射效果明顯［２２］?！　渫患?xì)胞是最有效的抗原呈遞細(xì)胞，并在有效免疫反應(yīng)的啟動(dòng)中發(fā)揮中心作用?？鼓[瘤

6、免疫的失效被認(rèn)為是樹突細(xì)胞內(nèi)存在信號(hào)系統(tǒng)控制的免疫抑制機(jī)制。因?yàn)榧?xì)胞吞噬作用可能是T進(jìn)入細(xì)胞的主要機(jī)制，所以Yang等［２３］假設(shè)靜脈內(nèi)應(yīng)用T能被抗原呈遞細(xì)胞攝取。通過鼠尾靜脈注射DNA功能化的T后，在脾臟的樹突細(xì)胞內(nèi)可以觀察到T的存在。通過鼠尾靜脈注射CD80siRNA+SWTs+復(fù)合物可以顯著減少CD11c+的樹突狀細(xì)胞和CD11b+的巨噬細(xì)胞表面CD80分子的表達(dá)，表明CD80siRNA+:SWTs+復(fù)合物不但能被腫瘤相關(guān)性Gr-1+CD11b+的樹突狀細(xì)胞攝取，而且可以產(chǎn)生特異性的RNA干擾作用；同時(shí)siRNA+SWTs+復(fù)合物并不影響樹突狀細(xì)胞的表型和形態(tài)，

7、表明siRNA+SWTs+復(fù)合物不影響樹突狀細(xì)胞的分化和功能，這就為RNA技術(shù)在腫瘤免疫治療中的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。靜脈應(yīng)用SOCS1細(xì)胞因子信號(hào)1抑制因子（suppressorofcytokinesignaling1，SOCS1）siRNA+SWNTs可以特異性地干擾SOCS1的表達(dá)，從而增強(qiáng)樹突細(xì)胞的抗原呈遞功能繼而延緩腫瘤的生長。2.4　疫苗　因?yàn)門具有較高的長徑比，能提供較大的表面積，具有較大的生物分子結(jié)合能力，所以被認(rèn)為是多肽抗原的理想載體。人工合成的口蹄疫病毒抗原通過一段肽鏈連接于T后，仍可以保留其抗原性和免疫原性，通過酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)，