Polysciences 23966 線性聚乙烯亞胺（瞬時轉染級，分子量 25,000）介紹

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（瞬時轉染級，分子量 25,000）

• 產品貨號：23966

• 品牌：Polysciences

• CAS 登錄號：9002-98-6, 26913-06-4

• 外觀形態：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染試劑，廣泛應用于基礎生命科學研究、重組蛋白生產以及基因治療載體的開發。

這款 PEI 25K 產品經過嚴格的理化性質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 孔板等小規模篩選實驗中的高通量需求，更能夠穩健地放大至 100 升乃至更大規模的不銹鋼生物反應器中進行工業化蛋白表達或病毒載體生產。每年，全球都有大量的研究機構和生物制藥企業選擇使用 Polysciences/Kyfora Bio 的 PEI 25K，以期在其科研探索或生產工藝中獲得關鍵的競爭優勢與成本優化。

產品特點

1. 轉染效率與表達水平

   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中，展現出了極為出色的瞬時轉染效率。即使在大規模生物反應器的復雜流體動力學環境中，它依然能夠介導外源基因的高效攝取，從而確保目標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，再到一次性生物反應器和百升級別的不銹鋼生物反應器，本品的性能表現具有高度的線性可預測性。這種無縫放大的能力極大地縮短了從實驗室發現到臨床前或商業化生產的開發周期。

3. 顯著的成本效益優勢

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

4. 高純度與低細胞毒性

   作為一款專為生物工藝設計的原料，本品具有高的化學純度，并且經過嚴格的核酸酶、內毒素等污染物檢測。其優化的分子量分布和線性結構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。

5. 批次間高度一致，符合法規要求

   Polysciences/Kyfora Bio 遵循嚴格的質量管理體系和生產標準，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定運行的生物工藝開發和生產至關重要。

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，化學性質相對穩定。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（保質期）較長，無需冷藏或冷凍，這也為大規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 調節超純水或 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。配制過程中可適當加熱（如 37°C 水浴）并劇烈渦旋以促進其全溶解。溶解后的儲存液若短期（數周）內頻繁使用，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晶或產生沉淀，因此在配制儲存液及稀釋時務必控制好 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，整個配制過程應在生物安全柜或超凈工作臺中進行，并使用無菌的無內毒素離心管和移液器吸頭。

工作原理

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

1. 復合物的自發組裝

   在酸性至中性的生理環境（如 pH 7.2-7.4）下，PEI 分子鏈上含有大量的仲胺和叔胺基團，這些基團會發生質子化，使得 PEI 帶有強烈的“正電荷"。而核酸分子（如質粒 DNA、siRNA 或用于基因編輯的 CRISPR/Cas9 系統）的磷酸骨架則帶有“負電荷"。當兩者在適當的鹽離子濃度下混合時，正負電荷會通過靜電引力迅速中和，自發組裝形成納米級別的 PEI/DNA 多元復合物（Polyplexes）。

2. 細胞攝取與內吞作用

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

3. 內涵體逃逸（Endosomal Escape）

   這是 PEI 發揮轉染作用最核心的機制——質子海綿效應。當復合物被包裹在細胞內吞形成的早期內涵體（Early Endosome）中時，內涵體會不斷酸化以降低其內部 pH 值。此時，PEI 分子中大量未質子化的叔胺基團充當了“質子緩沖劑"，吸收內涵體內多余的氫離子，導致內涵體內發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中。

4. 核定位與基因表達

   釋放到細胞質中的質粒 DNA 隨后需要進入細胞核才能進行轉錄和翻譯。在細胞分裂期，核膜發生破裂與重建，這為質粒 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錄機制作用下開始表達，從而產生目標重組蛋白或實現基因的沉默與編輯。

解決實驗中的哪些痛點與問題

在生物制藥研發和前沿生命科學實驗中，研究人員經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. 破解重組蛋白大規模表達的“成本困局"

   在利用 HEK293 或 CHO 細胞進行瞬時轉染生產重組蛋白、單克隆抗體或疫苗抗原時，傳統的脂質體轉染試劑成本高，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合成聚合物，使得科研機構能夠以極低的物料成本實現大規模的蛋白表達，將寶貴的經費集中在下游的純化與表征上。

2. 突破難轉染細胞系（如原代細胞、神經細胞）的“效率瓶頸"

   某些特殊細胞系（如原代培養的神經元、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粒，并通過高效的質子海綿效應促進內涵體逃逸，從而在這些“頑固化"的細胞中實現可觀的轉染效率。

3. 攻克病毒載體包裝（如慢病毒、AAV）的“滴度壁壘"

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

4. 消除工藝放大過程中的“性能衰減"隱患

   從實驗室規模的 6 孔板，到 5L 的一次性生物反應器，再到百升級的生產罐，培養體積和流體動力學的改變往往會導致許多轉染試劑的性能急劇下降。而本品具有出色的流體力學穩定性，其轉染效率在從微量滴定板到百升級生物反應器的不同規模間具有高度的線性相關性，極大地降低了工藝放大的技術門檻和失敗風險。

5. 規避血清干擾，簡化操作步驟

   許多脂質體類轉染試劑要求必須在無血清條件下進行轉染復合物的孵育，甚至在轉染后需要更換培養基，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基中直接進行轉染操作，大大提升了實驗的通量和便捷性。

使用方法與操作指南

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

一、 轉染前準備

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

2. 試劑預熱與平衡：將細胞培養基、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 水浴中預熱平衡。

二、 轉染復合物的制備

1. 質粒 DNA 的稀釋：根據轉染體系的總體積，計算出所需質粒 DNA 的量（例如，每毫升細胞懸液使用 1-2 µg 質粒）。將質粒 DNA 加入適量（通常為體系體積的 1/10 到 1/20）的預熱 PBS 或基礎培養基（無血清）中，輕輕混勻。

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

3. 復合物孵育：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染復合物。

三、 轉染操作

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

2. 培養與觀察：將細胞放回培養箱（通常為 37°C，5% CO?，適宜濕度）繼續培養。在轉染后 6 到 24 小時內，可根據細胞狀態決定是否更換新鮮培養基以去除復合物毒性。

四、 后續分析與收獲

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

2. 產物收獲：根據實驗目的，在表達峰值期間收集細胞上清液（用于分泌型蛋白）或裂解細胞（用于胞內蛋白），進行后續的純化或功能驗證。

(注：上述步驟為通用指南，具體參數需根據您的特定細胞系、質粒特性以及培養體系進行優化。)

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、質粒質量、培養環境等諸多變量的影響，可能會遇到轉染效率不佳、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歸因與解決策略：

問題 1：轉染效率極低，幾乎檢測不到目標基因的表達

可能原因分析與對策：

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

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

• 復合物孵育時間不足或過度：孵育時間太短會導致復合物組裝不全，太長則可能導致復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。如果在小規模實驗中，可以考慮在轉染后 18-24 小時更換一次新鮮的預溫培養基，以洗去未被細胞吸收的游離 PEI。

• 細胞密度不適宜：細胞過密會導致接觸抑制，降低內吞作用；細胞過稀則在轉染應激下容易死亡。務必在轉染前確保細胞處于最佳的對數生長期。

• 培養基成分干擾：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 發生不可預知的化學反應。嘗試在轉染時使用不含抗生素的培養基。

問題 3：實驗重復性很差，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，滴加復合物的部位和混合的均勻程度會極大影響局部細胞的轉染效率。建議在使用移液器滴加復合物時，沿著培養液液面緩慢、均勻地打入，并輕輕晃動容器混勻。

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

• 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。使用前務必將其恢復至室溫，并充分渦旋震蕩以確保溶液均一。若發現儲存液出現渾濁或顏色異常加深，建議棄用并重新配制。

問題 4：在大規模生物反應器中轉染效果遠不如小規模搖瓶

可能原因分析與對策：

• 混合方式不當：在幾升乃至上百升的反應器中，單純依靠攪拌槳產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“離線預混合法（Off-line Complexation）"，即在獨立容器中先按比例混合并孵育好轉染復合物，然后再通過蠕動泵緩慢、均勻地泵入主反應罐中。

• 通氣與起泡影響：大規模培養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染復合物。可以適當降低攪拌轉速，或在培養基中添加適量的消泡劑（需預先驗證消泡劑對轉染的影響）。

問題 5：目標蛋白表達量尚可，但伴隨大量細胞碎片和聚集體

可能原因分析與對策：

• 復合物粒徑過大：當 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吞，還會引發細胞的異物反應。優化混合手法，采用緩慢滴加并配合輕柔混勻的方式可以有效減小復合物粒徑。

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

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（注：本文內容基于品牌公開資料及行業常規信息整理，具體以品牌信息文檔為準。）

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