叶酸-聚乙烯亚胺复合碳点的跨膜机制和胞内分布

目的:探讨以叶酸和聚乙烯亚胺(PEI)为原料合成的荧光碳点跨 MC3T3-E1细胞膜转运途径、胞内分布其对细胞的影响,并阐明其机制.方法:以叶酸和 PEI为原料,通过水热法合成具有细胞成像功能的荧光碳点,采用 MTT法筛选碳点的最佳使用浓度.将 MC3T3-E1细胞分为空白对照组、叶酸组和碳点组,通过细胞周期、细胞凋亡和细胞活性氧(ROS)水平检测评估碳点的生物相容性;通过胞膜窖途径抑制剂制霉菌素、巨胞饮途径抑制剂诺考达唑的使用,探讨细胞摄取碳点的途径;利用碳点在紫外光激发下发射蓝色荧光的特点,通过各种细胞器探针进行荧光共定位以观察碳点在细胞内的分布.结果:与空白对照组比较,24 h 时100~450 mg·L-1碳点组细胞增殖率明显升高(P<0.05);在48 h时,当碳点浓度达到350 mg·L-1时,细胞增殖率仅有空白对照组的68.4%(P<0.05).与空白对照组比较,碳点组 G0期和 G1期细胞比例明显下降(P<0.05),S期细胞比例明显升高(P<0.05);G2期和 M期细胞比例亦升高,但差异无统计学意义(P>0.05);与空白对照组比较,叶酸组和碳点组细胞凋亡率无明显改变(P>0.05),但细胞内 ROS水平明显降低(P<0.05).与空白对照组比较,制霉菌素组细胞摄取碳点量减少(P<0.05).倒置荧光显微镜观察,碳点的蓝色荧光与线粒体的红色荧光较好重叠,与溶酶体的红色荧光较好重叠,与内质网的红色荧光不完全重叠,与高尔基体的红色荧光重叠得较差.结论:碳点生物相容性较好,被细胞摄取后可以分布至细胞质的主要细胞器上,可作为一种非病毒载体应用到转基因治疗中.