静电相互作用吸附于带有正电荷的碳纳米管表面;C核
酸分子嵌入碳纳米管内腔;D核酸分子通过共价键与碳纳米管连接
碳纳米管作为基因载体:Kostarelos等率先报道了碳纳米管可以将βgal基因转入动物细胞4。随后,他们发现以不同正电基团修饰的碳纳米管作为基因载体时,报告基因的表达水平取决于DNA与碳纳米管的复合强度,而复合强度与DNA和碳纳米管的正、负电荷比相关5。Narai
等人6发现以表面带有阳离子多糖的SWNTs作为载体,基因的转染效率可与商业化lipofectami
相当。为检测碳纳米管核酸复合物的细胞毒性,Prakash等人7以sw480细胞作为模型,发现碳纳米管核酸复合物的转染效率虽然较脂质体低,但其细胞毒性却比脂质体小很多。
碳纳米管作为RNAi载体:碳纳米管作为RNAi载体已经成功将siRNA序列或反义寡核苷酸序列(asODN)转运进入多种细胞,并在细胞水平和动物水平上实现对特定基因表达的沉默。Zha
g等人8将mycasODN通过酰胺键连接到碳纳米管,这种复合物有效地沉默了HL60细胞内的myc蛋白表达,导致细胞
f发生凋亡。Dai等9将siRNA通过二硫键与PEG化的磷脂分子连接,磷脂分子的尾部通过非特异性吸附结合于碳纳米管表面。McCarroll10用SWNTsApoBsiRNA复合物有效地下调了小鼠肝脏ApoB表达和血浆中的胆固醇水平,且静脉注射siRNA用量少于1mgkg,这个剂量是临床应用中的一个可行剂量。
碳纳米管作为其它类型核酸的转运载体:碳纳米管能够运载核酸的性质还有一些特殊的应用研究。例如,由于带负电荷,具有佐剂性质的CpG序列很难进入细胞。Bia
co等11用正电修饰的碳纳米管与CpG序列复合,有效地将CpG带入目的细胞而增强了其免疫激活功能。另一个特殊应用是通过互补寡核苷酸片段的相互结合作用,使碳纳米管在肿瘤组织中发生自组装。Gmei
er等人12在对荷瘤小鼠进行热疗时,发现DNA修饰的碳纳米管的热疗效果比未修饰的碳纳米管更好,这是由于DNA的修饰增加了碳纳米管的水分散性,使其获得了更高的热效应。
碳纳米管作为核酸转运载体的靶向性:除了载体之外,基因传递的靶向性也是基因治疗与RNAi干扰中急需解决的重要问题。迄今,在体外条件下尚少见在碳纳米管核酸复合物上连接靶向分子进行转染的文献报道,在动物水平的转染实验中,绝大多数研究采用了瘤内注射的方式。
212碳纳米管在生物传感器中的应用
生物传感器的工作原理是将待测物质经扩散作用进入生物活性材料经分子识别发生生物学反应,产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可r