CN107128887B - 一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基因导入材料技术领域，具体涉及一种纳米Pd‑g‑C3N4基因导入材料及其制备方法和应用。一种纳米Pd‑g‑C3N4基因导入材料的制备方法，包括：步骤一，制备g‑C3N4；步骤二，制备酸氧化的g‑C3N4；步骤三，制备纳米Pd‑g‑C3N4，得到纳米Pd‑g‑C3N4基因导入材料。该纳米Pd‑g‑C3N4基因导入材料为一种平均直径为100nm左右的纳米球形材料，该纳米Pd‑g‑C3N4基因导入材料能与绿色荧光蛋白质粒基因pGFP结合，用于转染，具有转染效率高、细胞相容性好、细胞生存率高的优点；在人血管平滑肌细胞中，该纳米Pd‑g‑C3N4基因导入材料的转染效率达到55%左右。

Description

一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及基因导入材料技术领域，具体涉及一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着人类基因图谱测定的完成，我们对人类疾病发病机制的认识在基因水平上取得了突破性的进展。目前研究表明，有许多疾病的发生及发展与基因密切相关。如果可以筛查出与疾病特异相关的基因片段或者基因突变，就可以有针对性地在基因水平上进行特异治疗，如通过导入相关缺失基因或沉默基因，以增强相关缺失功能或者沉默致病基因，从而达到彻底治疗的目的。将目的基因安全有效地导入生物体内是目前此研究领域中的关键和难点。
基因导入系统或方法可以分为两类：第一类是病毒型基因导入系统，是以逆转录病毒、腺病毒、腺相关病毒为载体；第二类是非病毒型基因导入方法，如显微注射、基因枪、磷酸钙共沉淀、阳离子脂质体法、以及利用新兴的纳米基因导入材料进行基因转染。
病毒型基因导入系统或方法存在许多严重的不足，例如病毒转染时有可能激活原癌基因。因此，非病毒型基因导入方法是目前的研究热点，但是，上述所述的非病毒型基因导入方法均存在不足：显微注射一次只能处理一个细胞，其转染效率非常低；基因枪的穿透力十分有限；磷酸钙共沉淀法的转染效率受温度、浓度、操作环境等众多因素影响，转染结果很不稳定；阳离子脂质体法虽然表现出良好的转染效率，但是阳离子脂质体因毒性高，使得阳离子脂质体法的应用受到了限制；现有技术中的纳米基因导入材料存在生产成本高、制备用原料不易得、难以普及推广应用的缺点。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法。
本发明的目的之二在于针对现有技术的不足，提供一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料。
本发明的目的之三在于针对现有技术的不足，提供一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的应用。
为了实现上述目的之一，本发明采用如下技术方案：
一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法，它包括以下步骤：
步骤一，制备g-C3N4：将氨基化合物置于管式炉中，于一定温度下加热一定时间后，即制得g-C3N4；其中，所述氨基化合物为尿素、三聚氰胺或二氰二胺中的一种；
步骤二，制备酸氧化的g-C3N4：配制硫酸与硝酸的混合酸液，然后将步骤一制得的g-C3N4加入到所述混合酸液中，搅拌一定时间后，用水洗涤至中性，然后进行干燥处理，即制得酸氧化的g-C3N4；
步骤三，制备纳米 Pd-g-C3N4：将步骤二制得的酸氧化的g-C3N4加入到水中，然后加入四氯合钯酸或四氯钯酸盐，得到混合物，然后对所述混合物进行超声一定时间以使得四氯合钯酸或四氯钯酸盐吸附于酸氧化的g-C3N4的表面；然后将超声吸附后的混合物置于紫外光下照射一定时间以使得吸附于酸氧化的g-C3N4表面的四氯合钯酸或四氯钯酸盐还原为Pd原子；或者利用氢气或者氩气将混合物中吸附于酸氧化的g-C3N4表面的四氯合钯酸或四氯钯酸盐还原为Pd原子；即制得所述纳米Pd-g-C3N4基因导入材料。
上述技术方案中，步骤一中，所述加热温度为550℃~650℃，所述加热时间为8h~12h；并且设置2℃/min~4℃/min的升温速率以将管式炉的温度升高至所述加热温度。
上述技术方案中，步骤一中，所述管式炉的气氛为空气或者氮气。
上述技术方案中，步骤二中，所述混合酸液中硫酸与硝酸的体积比为0.8~1.2：1.5~2.5；
步骤二中，将步骤一制得的1g的g-C3N4加入到180mL~220mL的混合酸液中。
上述技术方案中，步骤二中，所述搅拌时间为10h~12h，所述水为去离子水。
上述技术方案中，步骤三中，所述酸氧化的g-C3N4与所述水的质量比为1:1~1.5；
步骤三中，所述超声的时间为6h~10h；所述紫外光的照射时间为20min~40min。
上述技术方案中，步骤三中，所述四氯钯酸盐为四氯钯酸钾或四氯钯酸钠。
上述技术方案中，步骤三中，所制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料中，Pd占g-C3N4的质量百分比为0.8%~1.2%。
为了实现上述目的之二，本发明采用如下技术方案：
一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料，运用上述所述的一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法所制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料，所述纳米Pd-g-C3N4基因导入材料为一种平均直径为100nm左右的纳米球形材料。
为了实现上述目的之三，本发明采用如下技术方案：
上述所述的一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法所制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料用于制作抗肿瘤药物的应用。
本发明与现有技术相比较，有益效果在于：
本发明提供的一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法所制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料为一种平均直径为100nm左右的纳米球形材料，而现有技术的Pd-g-C3N4颗粒一般只能达到微米级，低尺度的很难做出来。该纳米球形材料能与绿色荧光蛋白质粒基因pGFP以非共价方式结合，形成无机纳米基因导入系统，用于基因转染。其中，氨基本身是可以用于基因转染，但是氨基本身的转染效率受温度、浓度、操作环境等众多因素影响，很不稳定，本发明使得氨基是固定在这种功能化的Pd-g-C3N4表面，在基因转染时，氨基再与DNA中的氨基根发生作用，可以达到更加稳定的转染效率，并且也同时能降低高浓度氨基可能导致的活性，这将是氨基以后在体内得到进一步应用的前提。与现有技术相比，本发明所述制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料具有以下优点：
（1）具有较高的转染效率，在人血管平滑肌细胞中可以达到55%左右；
（2）低毒性，因纳米Pd-g-C3N4基因导入材料具有良好的生物相容性，细胞生存率很高；
（3）该纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的分散性良好，符合对转染的要求；
（4）制备成本极低，氨基是食品添加剂，价格低廉；另外本发明中使用的化学药品，是常见易得的廉价试剂；
（5）材料制备反应简单，容易操作，可重复性好；
（6）应用前景良好，可以应用于制备抗肿瘤药物。
附图说明
图1是本发明的一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法的实施例1所制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的扫描电镜图。
图2是本发明的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料在细胞转染后的显微镜下的荧光图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
其中，本发明提及的“g-C3N4”是指石墨相氮化碳。
其中，本发明提及的四氯合钯酸的化学式为H2PdCl4，四氯钯酸钾的化学式为K2PdCl4，四氯钯酸钠的化学式为Na2PdCl4。
实施例1。
一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法，它包括以下步骤：
步骤一，制备g-C3N4：将氨基化合物置于管式炉中，于600℃下加热10h后，即制得g-C3N4；其中，氨基化合物为尿素；本实施例中，在管式炉中加热时，设置3℃/min的升温速率以将管式炉的温度升高至加热温度；本实施例中，管式炉的气氛为空气；
步骤二，制备酸氧化的g-C3N4：配制硫酸与硝酸的混合酸液，然后将步骤一制得的1g的g-C3N4加入到200mL的混合酸液中，搅拌11h后，用去离子水洗涤至中性，然后进行干燥处理，即制得酸氧化的g-C3N4；本实施例中，混合酸液中硫酸与硝酸的体积比为1：2；
步骤三，制备纳米 Pd-g-C3N4：将步骤二制得的酸氧化的g-C3N4加入到水中，然后加入四氯合钯酸，得到混合物，然后对所述混合物进行超声8h以使得四氯合钯酸吸附于酸氧化的g-C3N4的表面；然后将超声吸附后的混合物置于紫外光下照射30min以使得吸附于酸氧化的g-C3N4表面的四氯合钯酸还原为Pd原子；即制得所述纳米Pd-g-C3N4基因导入材料。本实施例中，酸氧化的g-C3N4与水的质量比为1:1.2；本实施例中，所制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料中，Pd占g-C3N4的质量百分比为1%。
其中，本实施制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料为一种平均直径为100nm左右的纳米球形材料，该纳米Pd-g-C3N4基因导入材料能够用于制作抗肿瘤药物。
实施例2。
一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法，它包括以下步骤：
步骤一，制备g-C3N4：将氨基化合物置于管式炉中，于550℃下加热12h后，即制得g-C3N4；其中，氨基化合物为三聚氰胺；本实施例中，在管式炉中加热时，设置2℃/min的升温速率以将管式炉的温度升高至加热温度；本实施例中，管式炉的气氛为氮气；
步骤二，制备酸氧化的g-C3N4：配制硫酸与硝酸的混合酸液，然后将步骤一制得的1g的g-C3N4加入到180mL的混合酸液中，搅拌12h后，用去离子水洗涤至中性，然后进行干燥处理，即制得酸氧化的g-C3N4；本实施例中，混合酸液中硫酸与硝酸的体积比为0.8：1.5；
步骤三，制备纳米 Pd-g-C3N4：将步骤二制得的酸氧化的g-C3N4加入到水中，然后加入四氯钯酸钾，得到混合物，然后对所述混合物进行超声6h以使得四氯钯酸钾吸附于酸氧化的g-C3N4的表面；然后将超声吸附后的混合物置于紫外光下照射20min以使得吸附于酸氧化的g-C3N4表面的四氯钯酸钾还原为Pd原子；即制得所述纳米Pd-g-C3N4基因导入材料。本实施例中，酸氧化的g-C3N4与水的质量比为1:1；本实施例中，所制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料中，Pd占g-C3N4的质量百分比为0.8%。
其中，本实施制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料为一种平均直径为100nm左右的纳米球形材料，该纳米Pd-g-C3N4基因导入材料能够用于制作抗肿瘤药物。
实施例3。
一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法，它包括以下步骤：
步骤一，制备g-C3N4：将氨基化合物置于管式炉中，于650℃下加热8h后，即制得g-C3N4；其中，氨基化合物为二氰二胺；本实施例中，在管式炉中加热时，设置4℃/min的升温速率以将管式炉的温度升高至加热温度；本实施例中，管式炉的气氛为空气；
步骤二，制备酸氧化的g-C3N4：配制硫酸与硝酸的混合酸液，然后将步骤一制得的1g的g-C3N4加入到220mL的混合酸液中，搅拌10h后，用去离子水洗涤至中性，然后进行干燥处理，即制得酸氧化的g-C3N4；本实施例中，混合酸液中硫酸与硝酸的体积比为1.2：2.5；
步骤三，制备纳米 Pd-g-C3N4：将步骤二制得的酸氧化的g-C3N4加入到水中，然后加入四氯钯酸钠，得到混合物，然后对所述混合物进行超声10h以使得四氯钯酸钠吸附于酸氧化的g-C3N4的表面；然后将超声吸附后的混合物置于紫外光下照射40min以使得吸附于酸氧化的g-C3N4表面的四氯钯酸钠还原为Pd原子；即制得所述纳米Pd-g-C3N4基因导入材料。本实施例中，酸氧化的g-C3N4与水的质量比为1:1.5；本实施例中，所制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料中，Pd占g-C3N4的质量百分比为1.2%。
其中，本实施制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料为一种平均直径为100nm左右的纳米球形材料，该纳米Pd-g-C3N4基因导入材料能够用于制作抗肿瘤药物。
实施例4。
一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法，它包括以下步骤：
步骤一，制备g-C3N4：将氨基化合物置于管式炉中，于580℃下加热11h后，即制得g-C3N4；其中，氨基化合物为尿素；本实施例中，在管式炉中加热时，设置3℃/min的升温速率以将管式炉的温度升高至加热温度；本实施例中，管式炉的气氛为氮气；
步骤二，制备酸氧化的g-C3N4：配制硫酸与硝酸的混合酸液，然后将步骤一制得的1g的g-C3N4加入到190mL的混合酸液中，搅拌11h后，用去离子水洗涤至中性，然后进行干燥处理，即制得酸氧化的g-C3N4；本实施例中，混合酸液中硫酸与硝酸的体积比为0.8：2.5；
步骤三，制备纳米 Pd-g-C3N4：将步骤二制得的酸氧化的g-C3N4加入到水中，然后加入四氯合钯酸，得到混合物，然后对所述混合物进行超声7h以使得四氯合钯酸吸附于酸氧化的g-C3N4的表面；然后利用氢气将混合物中吸附于酸氧化的g-C3N4表面的四氯合钯酸还原为Pd原子，即制得所述纳米Pd-g-C3N4基因导入材料。本实施例中，酸氧化的g-C3N4与水的质量比为1:1.3；本实施例中，所制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料中，Pd占g-C3N4的质量百分比为0.9%。
其中，本实施制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料为一种平均直径为100nm左右的纳米球形材料，该纳米Pd-g-C3N4基因导入材料能够用于制作抗肿瘤药物。
实施例5。
一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法，它包括以下步骤：
步骤一，制备g-C3N4：将氨基化合物置于管式炉中，于630℃下加热9h后，即制得g-C3N4；其中，氨基化合物为尿素；本实施例中，在管式炉中加热时，设置3℃/min的升温速率以将管式炉的温度升高至加热温度；本实施例中，管式炉的气氛为空气；
步骤二，制备酸氧化的g-C3N4：配制硫酸与硝酸的混合酸液，然后将步骤一制得的1g的g-C3N4加入到210mL的混合酸液中，搅拌11h后，用去离子水洗涤至中性，然后进行干燥处理，即制得酸氧化的g-C3N4；本实施例中，混合酸液中硫酸与硝酸的体积比为1.2：2.2；
步骤三，制备纳米 Pd-g-C3N4：将步骤二制得的酸氧化的g-C3N4加入到水中，然后加入四氯钯酸钾，得到混合物，然后对所述混合物进行超声9h以使得四氯钯酸钾吸附于酸氧化的g-C3N4的表面；然后利用氩气将混合物中吸附于酸氧化的g-C3N4表面的四氯钯酸钾还原为Pd原子；即制得所述纳米Pd-g-C3N4基因导入材料。本实施例中，酸氧化的g-C3N4与水的质量比为1:1.1；本实施例中，所制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料中，Pd占g-C3N4的质量百分比为1.1%。
其中，本实施制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料为一种平均直径为100nm左右的纳米球形材料，该纳米Pd-g-C3N4基因导入材料能够用于制作抗肿瘤药物。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一，制备g-C3N4：将氨基化合物置于管式炉中，于一定温度下加热一定时间后，即制得g-C3N4；其中，所述氨基化合物为尿素、三聚氰胺或二氰二胺中的一种；
步骤二，制备酸氧化的g-C3N4：配制硫酸与硝酸的混合酸液，然后将步骤一制得的g-C3N4加入到所述混合酸液中，搅拌一定时间后，用水洗涤至中性，然后进行干燥处理，即制得酸氧化的g-C3N4；
步骤三，制备纳米Pd-g-C3N4：将步骤二制得的酸氧化的g-C3N4加入到水中，然后加入四氯合钯酸或四氯钯酸盐，得到混合物，然后对所述混合物进行超声一定时间以使得四氯合钯酸或四氯钯酸盐吸附于酸氧化的g-C3N4的表面；然后将超声吸附后的混合物置于紫外光下照射一定时间以使得吸附于酸氧化的g-C3N4表面的四氯合钯酸或四氯钯酸盐还原为Pd原子；或者利用氢气或者氩气将混合物中吸附于酸氧化的g-C3N4表面的四氯合钯酸或四氯钯酸盐还原为Pd原子；即制得所述纳米Pd-g-C3N4基因导入材料；
步骤二中，所述混合酸液中硫酸与硝酸的体积比为0.8～1.2：1.5～2.5；
步骤二中，将步骤一制得的1g的g-C3N4加入到180mL～220mL的混合酸液中。
2.根据权利要求1所述的一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述加热温度为550℃～650℃，所述加热时间为8h～12h；并且设置2℃/min～4℃/min的升温速率以将管式炉的温度升高至所述加热温度。
3.根据权利要求1所述的一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述管式炉的气氛为空气或者氮气。
4.根据权利要求1所述的一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述搅拌时间为10h～12h，所述水为去离子水。
5.根据权利要求1所述的一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法，其特征在于：步骤三中，所述酸氧化的g-C3N4与所述水的质量比为1:1～1.5；
步骤三中，所述超声的时间为6h～10h；所述紫外光的照射时间为20min～40min。
6.根据权利要求1所述的一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法，其特征在于：步骤三中，所述四氯钯酸盐为四氯钯酸钾或四氯钯酸钠。
7.根据权利要求1所述的一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法，其特征在于：步骤三中，所制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料中，Pd占g-C3N4的质量百分比为0.8％～1.2％。
8.一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料，其特征在于：运用权利要求1至7任意一项所述的一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法所制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料，所述纳米Pd-g-C3N4基因导入材料为一种平均直径为100nm的纳米球形材料。
9.权利要求1至7任意一项所述的一种纳米Pd-g-C3N4基因导入材料的制备方法所制得的纳米Pd-g-C3N4基因导入材料用于制作抗肿瘤药物的应用。
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