基本信息

• 英文全名：Polyethylenimine, Linear, MW 25000, Transfection Grade (PEI 25K™)

• 中文譯名：線性聚乙烯亞胺（瞬時轉(zhuǎn)染級，分子量 25,000）

• 產(chǎn)品貨號：23966

• 品牌：Polysciences

• CAS 登錄號：9002-98-6, 26913-06-4

• 外觀形態(tài)：白色至淡黃色固體

• 分子量：約 25,000 Da

• 分子式：(C?H?N)?

• 熔點：73-75°C

• 溶解性：本品可溶于熱水；在低 pH 值的冷水中亦可良好溶解；此外，還可溶于甲醇和乙醇等極性有機溶劑。本品不溶于苯以及丙酮等非極性或弱極性有機溶劑。

• 儲存條件：室溫（RT）密閉避光保存。

• 主要用途：作為一款可信賴且具成本效益的瞬時轉(zhuǎn)染試劑，廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)生命科學(xué)研究、重組蛋白生產(chǎn)以及基因治療載體的開發(fā)。

這款 PEI 25K 產(chǎn)品經(jīng)過嚴格的理化性質(zhì)表征與生物功能性測試，確保了其在不同批次間的高一致性。它不僅能夠滿足科研人員在 96 孔板等小規(guī)模篩選實驗中的高通量需求，更能夠穩(wěn)健地放大至 100 升乃至更大規(guī)模的不銹鋼生物反應(yīng)器中進行工業(yè)化蛋白表達或病毒載體生產(chǎn)。每年，全球都有大量的研究機構(gòu)和生物制藥企業(yè)選擇使用 Polysciences/Kyfora Bio 的 PEI 25K，以期在其科研探索或生產(chǎn)工藝中獲得關(guān)鍵的競爭優(yōu)勢與成本優(yōu)化。

產(chǎn)品特點

1. 轉(zhuǎn)染效率與表達水平

   本品在 HEK293 及 CHO（中國倉鼠卵巢細胞）等常見的哺乳動物細胞表達系統(tǒng)中，展現(xiàn)出了極為出色的瞬時轉(zhuǎn)染效率。即使在大規(guī)模生物反應(yīng)器的復(fù)雜流體動力學(xué)環(huán)境中，它依然能夠介導(dǎo)外源基因的高效攝取，從而確保目標(biāo)重組蛋白的高水平表達。

2. 廣泛的工藝 scalability（可放大性）

   從微孔板的高通量篩選，到搖瓶的工藝開發(fā)，再到一次性生物反應(yīng)器和百升級別的不銹鋼生物反應(yīng)器，本品的性能表現(xiàn)具有高度的線性可預(yù)測性。這種無縫放大的能力極大地縮短了從實驗室發(fā)現(xiàn)到臨床前或商業(yè)化生產(chǎn)的開發(fā)周期。

3. 顯著的成本效益優(yōu)勢

   相較于市面上許多昂貴的商業(yè)化專有轉(zhuǎn)染試劑，研究人員和生產(chǎn)企業(yè)可以使用本品在內(nèi)部自行配制轉(zhuǎn)染復(fù)合物。這種做法通常可以將單次轉(zhuǎn)染的總試劑成本降低可觀的比例（在特定工藝優(yōu)化下最高可達 40%），對于需要大規(guī)模質(zhì)粒遞送的基因治療和生物制藥行業(yè)而言，這種成本優(yōu)勢直接轉(zhuǎn)化為巨大的經(jīng)濟效益。

4. 高純度與低細胞毒性

   作為一款專為生物工藝設(shè)計的原料，本品具有高的化學(xué)純度，并且經(jīng)過嚴格的核酸酶、內(nèi)毒素等污染物檢測。其優(yōu)化的分子量分布和線性結(jié)構(gòu)使其在保證高效基因遞送的同時，將對宿主細胞的毒性降至低，從而維持良好的細胞活率和代謝狀態(tài)。

5. 批次間高度一致，符合法規(guī)要求

   Polysciences/Kyfora Bio 遵循嚴格的質(zhì)量管理體系和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，確保每一瓶出廠的 PEI 25K 都具有高度一致的理化特性和生物活性。這種可靠性對于需要長期穩(wěn)定運行的生物工藝開發(fā)和生產(chǎn)至關(guān)重要。

儲存與溶液配制條件

• 原粉儲存：本品以固體粉末或塊狀形式提供，化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定。建議在室溫（15-25°C）下密閉、避光保存。只要保持干燥并確保容器密封良好，其 shelf life（保質(zhì)期）較長，無需冷藏或冷凍，這也為大規(guī)模倉儲管理提供了便利。

• 工作液配制：

   由于聚乙烯亞胺易吸潮且具有一定的吸濕性，在稱量時需迅速操作。通常建議將本品溶解于無菌的酸性純水（如使用 0.1 N 的 HCl 調(diào)節(jié)超純水或 PBS 的 pH 至 4.0-5.0）中，配制成濃度為 1 mg/mL 甚至更高濃度（如 10 mg/mL）的儲存液。配制過程中可適當(dāng)加熱（如 37°C 水?。┎×覝u旋以促進其全溶解。溶解后的儲存液若短期（數(shù)周）內(nèi)頻繁使用，可室溫存放；若長期保存，建議分裝后置于 4°C 冷藏，防止微生物污染。

• 防污染提示：

   由于本品在偏酸性水溶液中具有良好的溶解性，而在中性或堿性條件下容易析出結(jié)晶或產(chǎn)生沉淀，因此在配制儲存液及稀釋時務(wù)必控制好 pH 值。同時，為了避免工作液在操作過程中被細菌或霉菌污染，整個配制過程應(yīng)在生物安全柜或超凈工作臺中進行，并使用無菌的無內(nèi)毒素離心管和移液器吸頭。

工作原理

聚乙烯亞胺（PEI）作為一種經(jīng)典的陽離子聚合物轉(zhuǎn)染試劑，其核心工作機制建立在“質(zhì)子海綿效應(yīng)（Proton Sponge Effect）"以及靜電相互作用的基礎(chǔ)之上。

1. 復(fù)合物的自發(fā)組裝

   在酸性至中性的生理環(huán)境（如 pH 7.2-7.4）下，PEI 分子鏈上含有大量的仲胺和叔胺基團，這些基團會發(fā)生質(zhì)子化，使得 PEI 帶有強烈的“正電荷"。而核酸分子（如質(zhì)粒 DNA、siRNA 或用于基因編輯的 CRISPR/Cas9 系統(tǒng)）的磷酸骨架則帶有“負電荷"。當(dāng)兩者在適當(dāng)?shù)柠}離子濃度下混合時，正負電荷會通過靜電引力迅速中和，自發(fā)組裝形成納米級別的 PEI/DNA 多元復(fù)合物（Polyplexes）。

2. 細胞攝取與內(nèi)吞作用

   這些帶微弱正電荷或不帶電的納米復(fù)合物能夠通過與帶負電荷的細胞膜相互作用，被細胞通過網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用（Clathrin-mediated endocytosis）或非特異性液相內(nèi)吞作用高效攝取進入細胞內(nèi)。

3. 內(nèi)涵體逃逸（Endosomal Escape）

   這是 PEI 發(fā)揮轉(zhuǎn)染作用最核心的機制——質(zhì)子海綿效應(yīng)。當(dāng)復(fù)合物被包裹在細胞內(nèi)吞形成的早期內(nèi)涵體（Early Endosome）中時，內(nèi)涵體會不斷酸化以降低其內(nèi)部 pH 值。此時，PEI 分子中大量未質(zhì)子化的叔胺基團充當(dāng)了“質(zhì)子緩沖劑"，吸收內(nèi)涵體內(nèi)多余的氫離子，導(dǎo)致內(nèi)涵體內(nèi)發(fā)生滲透性腫脹并最終破裂。這一過程不僅保護了核酸免受溶酶體的降解，還成功地將核酸釋放到了細胞質(zhì)中。

4. 核定位與基因表達

   釋放到細胞質(zhì)中的質(zhì)粒 DNA 隨后需要進入細胞核才能進行轉(zhuǎn)錄和翻譯。在細胞分裂期，核膜發(fā)生破裂與重建，這為質(zhì)粒 DNA 進入細胞核提供了天然的途徑。一旦進入細胞核，外源基因就會在宿主細胞的轉(zhuǎn)錄機制作用下開始表達，從而產(chǎn)生目標(biāo)重組蛋白或?qū)崿F(xiàn)基因的沉默與編輯。

解決實驗中的哪些痛點與問題

在生物制藥研發(fā)和前沿生命科學(xué)實驗中，研究人員經(jīng)常面臨基因遞送效率低、毒性大、成本高昂以及工藝難以放大等棘手問題。本品正是為了解決這些核心痛點而生的：

1. 破解重組蛋白大規(guī)模表達的“成本困局"

   在利用 HEK293 或 CHO 細胞進行瞬時轉(zhuǎn)染生產(chǎn)重組蛋白、單克隆抗體或疫苗抗原時，傳統(tǒng)的脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染試劑成本高，往往令科研人員望而卻步。本品作為一種可自主配制的化學(xué)合成聚合物，使得科研機構(gòu)能夠以極低的物料成本實現(xiàn)大規(guī)模的蛋白表達，將寶貴的經(jīng)費集中在下游的純化與表征上。

2. 突破難轉(zhuǎn)染細胞系（如原代細胞、神經(jīng)細胞）的“效率瓶頸"

   某些特殊細胞系（如原代培養(yǎng)的神經(jīng)元、造血干細胞或某些上皮細胞）對外源基因的攝取能力極差。PEI 25K 憑借其獨特的陽離子密度和分子量特征，能夠有效壓縮大片段質(zhì)粒，并通過高效的質(zhì)子海綿效應(yīng)促進內(nèi)涵體逃逸，從而在這些“頑固化"的細胞中實現(xiàn)可觀的轉(zhuǎn)染效率。

3. 攻克病毒載體包裝（如慢病毒、AAV）的“滴度壁壘"

   在基因治療領(lǐng)域，高滴度病毒載體的制備是決定實驗成敗的關(guān)鍵。無論是用于體外細胞改造的慢病毒（Lentivirus），還是用于治療體內(nèi)遞送的腺相關(guān)病毒（AAV），其包裝過程都需要將多種質(zhì)粒高效地共轉(zhuǎn)染進包裝細胞系（如 HEK293T）。本品能夠輕松應(yīng)對多質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染的復(fù)雜需求，顯著提升病毒包裝的產(chǎn)率與滴度。

4. 消除工藝放大過程中的“性能衰減"隱患

   從實驗室規(guī)模的 6 孔板，到 5L 的一次性生物反應(yīng)器，再到百升級的生產(chǎn)罐，培養(yǎng)體積和流體動力學(xué)的改變往往會導(dǎo)致許多轉(zhuǎn)染試劑的性能急劇下降。而本品具有出色的流體力學(xué)穩(wěn)定性，其轉(zhuǎn)染效率在從微量滴定板到百升級生物反應(yīng)器的不同規(guī)模間具有高度的線性相關(guān)性，極大地降低了工藝放大的技術(shù)門檻和失敗風(fēng)險。

5. 規(guī)避血清干擾，簡化操作步驟

   許多脂質(zhì)體類轉(zhuǎn)染試劑要求必須在無血清條件下進行轉(zhuǎn)染復(fù)合物的孵育，甚至在轉(zhuǎn)染后需要更換培養(yǎng)基，這不僅增加了操作的繁瑣程度，也容易對敏感細胞造成滲透壓沖擊。而 PEI 25K 對血清的存在具有較高的容忍度，在某些情況下甚至可以在含有血清的培養(yǎng)基中直接進行轉(zhuǎn)染操作，大大提升了實驗的通量和便捷性。

使用方法與操作指南

為了獲得最佳的轉(zhuǎn)染效果，建議用戶在正式實驗前建立該產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)操作流程（SOP），并進行小規(guī)模的條件摸索（如優(yōu)化 DNA 與 PEI 的質(zhì)量比、細胞接種密度以及復(fù)合物孵育時間等）。以下是基于 HEK293 或 CHO 懸浮細胞在搖瓶或生物反應(yīng)器中進行瞬時轉(zhuǎn)染的典型操作流程框架：

一、 轉(zhuǎn)染前準(zhǔn)備

1. 細胞狀態(tài)調(diào)控：確保待轉(zhuǎn)染的細胞處于對數(shù)生長期，且細胞活力（Viability）高于 95%。對于貼壁細胞，應(yīng)在轉(zhuǎn)染前 24 小時鋪板，使其在轉(zhuǎn)染時達到 70%-90% 的融合度；對于懸浮細胞，應(yīng)將細胞密度調(diào)整至適宜范圍（通常為 1.0 - 2.0 × 10? cells/mL）。

2. 試劑預(yù)熱與平衡：將細胞培養(yǎng)基、無菌 PBS（pH 7.2-7.4）以及配制好的 PEI 25K 工作液（如 1 mg/mL）提前置于 37°C 水浴中預(yù)熱平衡。

二、 轉(zhuǎn)染復(fù)合物的制備

1. 質(zhì)粒 DNA 的稀釋：根據(jù)轉(zhuǎn)染體系的總體積，計算出所需質(zhì)粒 DNA 的量（例如，每毫升細胞懸液使用 1-2 µg 質(zhì)粒）。將質(zhì)粒 DNA 加入適量（通常為體系體積的 1/10 到 1/20）的預(yù)熱 PBS 或基礎(chǔ)培養(yǎng)基（無血清）中，輕輕混勻。

2. PEI 工作液的稀釋與加入：按照預(yù)先設(shè)定的 DNA:PEI 質(zhì)量比（通常范圍為 1:2 到 1:6，經(jīng)典起始比例為 1:3），取相應(yīng)體積的 PEI 25K 工作液加入上述稀釋好的 DNA 溶液中。

3. 復(fù)合物孵育：將混合液在室溫下輕柔渦旋或上下顛倒混勻，隨后靜置孵育 15 至 30 分鐘。在此期間，PEI 與 DNA 會自組裝形成尺寸均一的納米轉(zhuǎn)染復(fù)合物。

三、 轉(zhuǎn)染操作

1. 直接加入體系：將孵化好的 PEI/DNA 復(fù)合物直接滴加至細胞培養(yǎng)液中。對于貼壁細胞，建議將復(fù)合物均勻滴加到培養(yǎng)基中并輕輕晃動培養(yǎng)板使其分散；對于懸浮細胞，可直接加入搖瓶或生物反應(yīng)器中，并適度提高攪拌速率以確保均勻分布。

2. 培養(yǎng)與觀察：將細胞放回培養(yǎng)箱（通常為 37°C，5% CO?，適宜濕度）繼續(xù)培養(yǎng)。在轉(zhuǎn)染后 6 到 24 小時內(nèi)，可根據(jù)細胞狀態(tài)決定是否更換新鮮培養(yǎng)基以去除復(fù)合物毒性。

四、 后續(xù)分析與收獲

1. 表達監(jiān)測：在轉(zhuǎn)染后 24、48、72 小時，可通過熒光顯微鏡（若質(zhì)粒攜帶熒光報告基因）、流式細胞術(shù)或 ELISA/Western Blot 等手段監(jiān)測目標(biāo)蛋白的表達水平和細胞活力。

2. 產(chǎn)物收獲：根據(jù)實驗?zāi)康模诒磉_峰值期間收集細胞上清液（用于分泌型蛋白）或裂解細胞（用于胞內(nèi)蛋白），進行后續(xù)的純化或功能驗證。

(注：上述步驟為通用指南，具體參數(shù)需根據(jù)您的特定細胞系、質(zhì)粒特性以及培養(yǎng)體系進行優(yōu)化。)

常見問題與解決方案（Troubleshooting Guide）

在實際的實驗操作中，由于細胞狀態(tài)、質(zhì)粒質(zhì)量、培養(yǎng)環(huán)境等諸多變量的影響，可能會遇到轉(zhuǎn)染效率不佳、細胞死亡等嚴重等問題。以下整理了本品在使用過程中最常見的問題及其背后的科學(xué)歸因與解決策略：

問題 1：轉(zhuǎn)染效率極低，幾乎檢測不到目標(biāo)基因的表達

可能原因分析與對策：

• 質(zhì)粒純度不達標(biāo)：轉(zhuǎn)染級質(zhì)粒必須具有高純度（A260/A280 比值在 1.8-2.0 之間）且內(nèi)毒素含量極低（< 0.1 EU/µg）。內(nèi)毒素不僅會嚴重抑制許多細胞系的轉(zhuǎn)染效率，還會引發(fā)細胞毒性。建議改用高純度無內(nèi)毒素質(zhì)粒提取試劑盒重新制備 DNA。

• DNA 與 PEI 比例不當(dāng)：不同的細胞系和質(zhì)粒構(gòu)建體有其最適的電荷比率（N/P ratio）。若比例過低，復(fù)合物無法有效形成；若比例過高，則會對細胞造成嚴重毒性。建議以 1:2 為起點，設(shè)置 1:3、1:4、1:5 等多個梯度進行比例優(yōu)化。

• 復(fù)合物孵育時間不足或過度：孵育時間太短會導(dǎo)致復(fù)合物組裝不全，太長則可能導(dǎo)致復(fù)合物顆粒過大而被細胞吞噬的效率下降。嚴格控制孵育時間在 15-30 分鐘為宜。

問題 2：轉(zhuǎn)染后細胞大量死亡，細胞活力急劇下降

可能原因分析與對策：

• PEI 殘留毒性：聚乙烯亞胺本身帶有一定細胞毒性，尤其是在大劑量使用時。如果在小規(guī)模實驗中，可以考慮在轉(zhuǎn)染后 18-24 小時更換一次新鮮的預(yù)溫培養(yǎng)基，以洗去未被細胞吸收的游離 PEI。

• 細胞密度不適宜：細胞過密會導(dǎo)致接觸抑制，降低內(nèi)吞作用；細胞過稀則在轉(zhuǎn)染應(yīng)激下容易死亡。務(wù)必在轉(zhuǎn)染前確保細胞處于最佳的對數(shù)生長期。

• 培養(yǎng)基成分干擾：雖然 PEI 對血清有較好的耐受性，但某些特定成分（如特定的抗生素或添加劑）可能會與 PEI 發(fā)生不可預(yù)知的化學(xué)反應(yīng)。嘗試在轉(zhuǎn)染時使用不含抗生素的培養(yǎng)基。

問題 3：實驗重復(fù)性很差，不同批次或孔間差異明顯

可能原因分析與對策：

• 加樣操作誤差：在手工操作時，滴加復(fù)合物的部位和混合的均勻程度會極大影響局部細胞的轉(zhuǎn)染效率。建議在使用移液器滴加復(fù)合物時，沿著培養(yǎng)液液面緩慢、均勻地打入，并輕輕晃動容器混勻。

• 細胞狀態(tài)不均一：如果細胞在傳代過程中出現(xiàn)了分化或狀態(tài)老化，其轉(zhuǎn)染能力會大打折扣。盡量使用傳代次數(shù)較少（如 < 30 代）且形態(tài)飽滿的年輕細胞。

• PEI 工作液未充分混勻或降解：PEI 儲存液在低溫下可能會變得粘稠甚至析出。使用前務(wù)必將其恢復(fù)至室溫，并充分渦旋震蕩以確保溶液均一。若發(fā)現(xiàn)儲存液出現(xiàn)渾濁或顏色異常加深，建議棄用并重新配制。

問題 4：在大規(guī)模生物反應(yīng)器中轉(zhuǎn)染效果遠不如小規(guī)模搖瓶

可能原因分析與對策：

• 混合方式不當(dāng)：在幾升乃至上百升的反應(yīng)器中，單純依靠攪拌槳產(chǎn)生的流體剪切力可能不足以瞬間將粘稠的 PEI 和 DNA 混合均勻。建議采用“離線預(yù)混合法（Off-line Complexation）"，即在獨立容器中先按比例混合并孵育好轉(zhuǎn)染復(fù)合物，然后再通過蠕動泵緩慢、均勻地泵入主反應(yīng)罐中。

• 通氣與起泡影響：大規(guī)模培養(yǎng)中通常伴隨著強烈的通氣攪拌，過多的泡沫會吸附并破壞轉(zhuǎn)染復(fù)合物?？梢赃m當(dāng)降低攪拌轉(zhuǎn)速，或在培養(yǎng)基中添加適量的消泡劑（需預(yù)先驗證消泡劑對轉(zhuǎn)染的影響）。

問題 5：目標(biāo)蛋白表達量尚可，但伴隨大量細胞碎片和聚集體

可能原因分析與對策：

• 復(fù)合物粒徑過大：當(dāng) DNA 濃度過高或混合速度過快時，容易形成微米級的粗大沉淀，這些沉淀不僅無法被細胞高效內(nèi)吞，還會引發(fā)細胞的異物反應(yīng)。優(yōu)化混合手法，采用緩慢滴加并配合輕柔混勻的方式可以有效減小復(fù)合物粒徑。

• 細胞凋亡被觸發(fā)：高水平的外源基因表達本身就會給細胞帶來代謝負擔(dān)。檢查生物反應(yīng)器的溶氧（DO）、pH 以及營養(yǎng)物（葡萄糖、谷氨酰胺）濃度，確保在轉(zhuǎn)染期間細胞處于優(yōu)的生存微環(huán)境中。

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