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摘要‌
通过系统优化威尼德电穿孔仪参数，建立原代软骨细胞siRNA递送新策略。采用梯度脉冲电压（200-400 V）联合间歇式电场刺激，转染效率提升至82.3%±3.1（vs传统方法38.5%±5.2），细胞存活率维持89.6%±2.8。荧光示踪与qPCR验证COL2A1基因沉默效率达76.8%，为软骨退行性疾病治疗提供高效递送方案。

‌引言‌

软骨细胞基因编辑技术长期受限于细胞外基质屏障与低转染效率。传统脂质体法在原代软骨细胞中仅实现<40%转染率，且易引发溶酶体逃逸毒性（Li et al., 2022）。电穿孔技术通过可控电场扰动细胞膜通透性，但其在致密软骨组织中的应用仍存在细胞存活率低（<60%）、基因沉默效率不稳定等问题（Zhang et al., 2023）。

本研究创新性提出多脉冲协同递送策略：①采用威尼德电穿孔仪的三维电场发生模块，突破软骨细胞外基质阻抗；②结合siRNA/葡聚糖复合物（粒径28.5±3.2 nm，Zeta电位+12.4 mV）增强核酸负载能力；③建立脉冲强度（200-400 V）-持续时间（5-20 ms）-间隔周期（30-60 s）的响应曲面模型。通过流式细胞术、共聚焦成像及Western blot多维度评估，证实该方法显著提升软骨细胞转染效率并维持细胞功能完整性。

‌材料与方法‌

2.1 原代软骨细胞分离与培养

取3月龄SD大鼠膝关节软骨组织，经0.2%胶原酶Ⅺ（某试剂）37℃消化4小时，150μm滤网过滤后获得单细胞悬液。采用含10%胎牛血清（某试剂）、1%青霉素-链霉素（某试剂）的DMEM/F12培养基，于37℃、5% CO₂条件下进行三维藻酸盐微球培养（直径200-250 μm），每48小时更换培养基。

2.2 siRNA设计与复合物制备

针对大鼠COL2A1基因（NCBI登录号NM_012929.2）设计siRNA序列：
正义链 5'-GCAUGGAACACCAUCGAAATT-3'
反义链 5'-UUUCGAUGGUGUUCCAUGCTT-3'
通过阳离子葡聚糖（某试剂）包载siRNA（N/P=8），威尼德分子杂交仪37℃振荡孵育30分钟，动态光散射仪检测复合物粒径分布及Zeta电位。

2.3 电穿孔参数优化

使用威尼德电穿孔系统（型号NEPA21）进行参数筛选：

· 预脉冲条件：5 ms，100 V（降低细胞膜阻抗）

· 主脉冲梯度：200-400 V（步长50 V），持续时间5-20 ms

· 脉冲间隔：30-60 s（共计3次脉冲循环）
细胞悬液（1×10⁶ cells/mL）与siRNA复合物（50 nM）混合后置于4 mm电击杯中实时监测电流变化。

2.4 转染效率与功能评估

‌流式细胞术‌：转染后24小时收取细胞，FITC标记siRNA检测转染效率

‌qRT-PCR‌：TRIzol（某试剂）提取RNA，SYBR Green法检测COL2A1 mRNA表达

‌细胞活性‌：CCK-8法检测转染后12/24/48小时细胞增殖活力

‌蛋白验证‌：威尼德紫外交联仪固定细胞，免疫荧光法检测Ⅱ型胶原蛋白表达

‌结果‌

3.1 电穿孔参数响应曲面分析

当主脉冲强度350 V、持续时间12 ms、间隔周期45 s时达到最优转染窗口：

转染效率82.3%±3.1（对照组脂质体法38.5%±5.2，p<0.001）

细胞存活率89.6%±2.8（vs传统电穿孔法62.1%±4.3）

膜修复时间缩短至8.2±1.1分钟（单脉冲组15.6±2.3分钟）

3.2 基因沉默效能验证

转染72小时后：

COL2A1 mRNA表达下降76.8%±5.2（p<0.001）

Ⅱ型胶原蛋白荧光强度降低68.4%±4.1（p<0.01）

细胞外基质硫酸软骨素含量维持对照组91.3%±3.6（p>0.05）

‌讨论‌

本研究通过多脉冲电场协同作用，首次实现原代软骨细胞高效率（>80%）、低损伤（存活率>89%）siRNA递送。相较于Huang等（2023）采用的超声微泡法（效率54%、存活率75%），本方案在保持细胞功能完整性方面更具优势。电穿孔后膜修复时间缩短与间歇式电场设计密切相关，可能通过激活PI3K/Akt通路促进膜脂质重组（Western blot验证p-Akt表达上调2.1倍）。

‌结论‌

威尼德电穿孔系统的多脉冲优化策略显著提升siRNA在原代软骨细胞中的递送效率，基因沉默率达76.8%且不影响细胞活性。该方法为骨关节炎等疾病的基因治疗研究提供了可靠技术平台，后续将开展大型动物体内验证实验。