聚苯乙烯微塑料吸附質粒DNA轉染效應研究
一、引言
二、實驗材料與方法
（一）實驗材料
聚苯乙烯微塑料：精心篩選來自權威供應商的多規格樣本，涵蓋粒徑從納米級別的 0.05 μm 到微米級的 10 μm 不等，形態囊括規整球狀、片狀以及不規則塊狀等多樣化類型。運用高分辨率掃描電子顯微鏡（SEM）結合能量色散 X 射線光譜儀（EDS），對微塑料的表面微觀形貌、元素組成進行深度解析，同時借助激光粒度分析儀精確測定其粒度分布，確保材料特性精準掌握，為后續實驗精準導航。
質粒 DNA：從專業生物試劑庫中選定攜帶高表達熒光素酶基因（Luc）的超螺旋質粒 DNA，該基因在后續檢測中可產生強烈的生物發光信號，極大提升轉染效果監測的靈敏度。利用先進的核酸蛋白分析儀與瓊脂糖凝膠電泳技術，對質粒 DNA 的純度、濃度以及超螺旋結構完整性進行三重把關，確保實驗的分子 “原料” 質量過硬。
細胞系：優先擇取具有高度代表性且遺傳背景清晰的哺乳動物細胞系，如小鼠胚胎成纖維細胞（NIH 3T3）、人肝癌細胞（HepG2）等。這些細胞系不僅生長活力旺盛、增殖周期穩定，而且對質粒 DNA 攝取及表達具有良好的響應性，為探究微塑料介導的轉染效應搭建了理想的細胞 “舞臺”。
（二）實驗方法
吸附動力學探究：
匠心設計實驗體系，精密配制一系列混合溶液，保持質粒 DNA 濃度恒定于 0.5 μg/mL，同時引入梯度變化的聚苯乙烯微塑料濃度，范圍從 0.005 mg/mL 至 5 mg/mL。將溶液輕柔轉移至配備高精度溫度控制模塊（精度達 ±0.1°C）與穩定振蕩功能（轉速波動小于 ±5 rpm）的恒溫振蕩培養箱內，設定溫度為人體生理溫度 37°C，模擬體內真實微環境動態變化。
沿著精細規劃的時間軸，在 0 min、2 min、5 min、10 min、20 min、30 min、1 h、2 h、3 h、4 h 等關鍵節點，運用微量移液器精準吸取少量溶液樣本，隨即高速離心（轉速 ≥ 15000 rpm）分離微塑料與上清液。借助超靈敏熒光分光光度計，依據熒光共振能量轉移（FRET）原理，精確測量上清液中殘留質粒 DNA 的熒光強度，進而換算出濃度變化，繪制吸附動力學曲線，深度解讀吸附速率的動態演進密碼。
吸附等溫線剖析：
營造恒溫恒濕的實驗條件，借助專業溫控水浴精準維持溶液溫度在 37°C。精細調控質粒 DNA 濃度，構建從 0.05 μg/mL 至 5 μg/mL 的梯度序列，同時固定聚苯乙烯微塑料添加量為 0.5 mg/mL。將溶液置于多通道渦旋振蕩儀上，以柔和且持續的振蕩促使吸附過程趨向平衡，全程利用動態光散射技術（DLS）實時監測溶液體系的穩定性，確保吸附過程真實可靠。
待吸附平衡達成，采用超速離心分離技術（轉速 ≥ 20000 rpm）迅速分離微塑料與上清液，運用紫外可見分光光度計測量上清液在特定波長下的吸光度，結合比爾定律推算殘留質粒 DNA 濃度。借助專業軟件擬合 Langmuir、Freundlich 以及 Temkin 等多元吸附等溫模型，精準鎖定微塑料對質粒 DNA 的最大吸附容量、吸附平衡常數等核心參數，全方位揭示吸附行為的內在本質。
細胞轉染深度研究：
以細胞培養的 “黃金法則” 為指導，將處于對數生長期、活力四射的細胞，按照每孔 0.8×10? 個細胞的精準密度接種至 96 孔板或 12 孔板，悉心培養至細胞單層緊密貼壁且融合度精準達到 75% - 85%，為轉染實驗鋪墊完美開端。
創新性地運用層層自組裝技術（LBL）制備含不同濃度聚苯乙烯微塑料吸附質粒 DNA 的納米復合物，依據嚴謹的實驗設計分組，將其逐孔精準滴加至細胞培養板，同步設立多維度對照組，包括僅含質粒 DNA 的傳統轉染陽性對照、不含任何添加物的空白細胞陰性對照以及僅含微塑料的潛在細胞毒性對照。轉染完成后，細胞被輕置于含 5% CO?、濕度 95%、溫度 37°C 的細胞培養 “夢幻艙” 內，持續孵育。
借助活細胞成像系統，實時、無損地觀測細胞形態動態演變；運用高內涵分析技術（HCA），結合熒光標記與圖像識別算法，全方位量化綠色熒光蛋白（若轉染此基因）或熒光素酶（對應基因轉染）的表達強度與分布模式，精準刻畫轉染效果；并在 24 h、36 h、48 h、60 h、72 h 等關鍵時間戳，收集細胞進行蛋白質免疫印跡（Western blot）與實時定量聚合酶鏈反應（RT-qPCR）檢測，從蛋白與核酸水平雙重鎖定目的基因表達豐度，深度挖掘微塑料對質粒 DNA 轉染的影響 “黑匣子”。
三、實驗結果與討論
（一）吸附動力學洞察
（二）吸附等溫線探秘
（三）細胞轉染成果解讀
四、結論
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