Polysciences 23966 线性聚乙烯亚胺（瞬时转染级，分子量 25,000）介绍

基本信息

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

• 中文译名：线性聚乙烯亚胺（瞬时转染级，分子量 25,000）

• 产品货号：23966

• 品牌：Polysciences

• CAS 登录号：9002-98-6, 26913-06-4

• 外观形态：白色至淡黄色固体

• 分子量：约 25,000 Da

• 分子式：(C₂H₅N)ₓ

• 熔点：73-75°C

• 溶解性：本品可溶于热水；在低 pH 值的冷水中亦可良好溶解；此外，还可溶于甲醇和乙醇等极性有机溶剂。本品不溶于苯以及丙酮等非极性或弱极性有机溶剂。

• 储存条件：室温（RT）密闭避光保存。

• 主要用途：作为一款可信赖且具成本效益的瞬时转染试剂，广泛应用于基础生命科学研究、重组蛋白生产以及基因治疗载体的开发。

这款 PEI 25K 产品经过严格的理化性质表征与生物功能性测试，确保了其在不同批次间的高一致性。它不仅能够满足科研人员在 96 孔板等小规模筛选实验中的高通量需求，更能够稳健地放大至 100 升乃至更大规模的不锈钢生物反应器中进行工业化蛋白表达或病毒载体生产。每年，全球都有大量的研究机构和生物制药企业选择使用 Polysciences/Kyfora Bio 的 PEI 25K，以期在其科研探索或生产工艺中获得关键的竞争优势与成本优化。

产品特点

1. 转染效率与表达水平

   本品在 HEK293 及 CHO（中国仓鼠卵巢细胞）等常见的哺乳动物细胞表达系统中，展现出了极为出色的瞬时转染效率。即使在大规模生物反应器的复杂流体动力学环境中，它依然能够介导外源基因的高效摄取，从而确保目标重组蛋白的高水平表达。

2. 广泛的工艺 scalability（可放大性）

   从微孔板的高通量筛选，到摇瓶的工艺开发，再到一次性生物反应器和百升级别的不锈钢生物反应器，本品的性能表现具有高度的线性可预测性。这种无缝放大的能力极大地缩短了从实验室发现到临床前或商业化生产的开发周期。

3. 显著的成本效益优势

   相较于市面上许多昂贵的商业化专有转染试剂，研究人员和生产企业可以使用本品在内部自行配制转染复合物。这种做法通常可以将单次转染的总试剂成本降低可观的比例（在特定工艺优化下最高可达 40%），对于需要大规模质粒递送的基因治疗和生物制药行业而言，这种成本优势直接转化为巨大的经济效益。

4. 高纯度与低细胞毒性

   作为一款专为生物工艺设计的原料，本品具有高的化学纯度，并且经过严格的核酸酶、内毒素等污染物检测。其优化的分子量分布和线性结构使其在保证高效基因递送的同时，将对宿主细胞的毒性降至低，从而维持良好的细胞活率和代谢状态。

5. 批次间高度一致，符合法规要求

   Polysciences/Kyfora Bio 遵循严格的质量管理体系和生产标准，确保每一瓶出厂的 PEI 25K 都具有高度一致的理化特性和生物活性。这种可靠性对于需要长期稳定运行的生物工艺开发和生产至关重要。

储存与溶液配制条件

• 原粉储存：本品以固体粉末或块状形式提供，化学性质相对稳定。建议在室温（15-25°C）下密闭、避光保存。只要保持干燥并确保容器密封良好，其 shelf life（保质期）较长，无需冷藏或冷冻，这也为大规模仓储管理提供了便利。

• 工作液配制：

   由于聚乙烯亚胺易吸潮且具有一定的吸湿性，在称量时需迅速操作。通常建议将本品溶解于无菌的酸性纯水（如使用 0.1 N 的 HCl 调节超纯水或 PBS 的 pH 至 4.0-5.0）中，配制成浓度为 1 mg/mL 甚至更高浓度（如 10 mg/mL）的储存液。配制过程中可适当加热（如 37°C 水浴）并剧烈涡旋以促进其全溶解。溶解后的储存液若短期（数周）内频繁使用，可室温存放；若长期保存，建议分装后置于 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，而在中性或碱性条件下容易析出结晶或产生沉淀，因此在配制储存液及稀释时务必控制好 pH 值。同时，为了避免工作液在操作过程中被细菌或霉菌污染，整个配制过程应在生物安全柜或超净工作台中进行，并使用无菌的无内毒素离心管和移液器吸头。

工作原理

聚乙烯亚胺（PEI）作为一种经典的阳离子聚合物转染试剂，其核心工作机制建立在“质子海绵效应（Proton Sponge Effect）"以及静电相互作用的基础之上。

1. 复合物的自发组装

   在酸性至中性的生理环境（如 pH 7.2-7.4）下，PEI 分子链上含有大量的仲胺和叔胺基团，这些基团会发生质子化，使得 PEI 带有强烈的“正电荷"。而核酸分子（如质粒 DNA、siRNA 或用于基因编辑的 CRISPR/Cas9 系统）的磷酸骨架则带有“负电荷"。当两者在适当的盐离子浓度下混合时，正负电荷会通过静电引力迅速中和，自发组装形成纳米级别的 PEI/DNA 多元复合物（Polyplexes）。

2. 细胞摄取与内吞作用

   这些带微弱正电荷或不带电的纳米复合物能够通过与带负电荷的细胞膜相互作用，被细胞通过网格蛋白介导的内吞作用（Clathrin-mediated endocytosis）或非特异性液相内吞作用高效摄取进入细胞内。

3. 内涵体逃逸（Endosomal Escape）

   这是 PEI 发挥转染作用最核心的机制——质子海绵效应。当复合物被包裹在细胞内吞形成的早期内涵体（Early Endosome）中时，内涵体会不断酸化以降低其内部 pH 值。此时，PEI 分子中大量未质子化的叔胺基团充当了“质子缓冲剂"，吸收内涵体内多余的氢离子，导致内涵体内发生渗透性肿胀并最终破裂。这一过程不仅保护了核酸免受溶酶体的降解，还成功地将核酸释放到了细胞质中。

4. 核定位与基因表达

   释放到细胞质中的质粒 DNA 随后需要进入细胞核才能进行转录和翻译。在细胞分裂期，核膜发生破裂与重建，这为质粒 DNA 进入细胞核提供了天然的途径。一旦进入细胞核，外源基因就会在宿主细胞的转录机制作用下开始表达，从而产生目标重组蛋白或实现基因的沉默与编辑。

解决实验中的哪些痛点与问题

在生物制药研发和前沿生命科学实验中，研究人员经常面临基因递送效率低、毒性大、成本高昂以及工艺难以放大等棘手问题。本品正是为了解决这些核心痛点而生的：

1. 破解重组蛋白大规模表达的“成本困局"

   在利用 HEK293 或 CHO 细胞进行瞬时转染生产重组蛋白、单克隆抗体或疫苗抗原时，传统的脂质体转染试剂成本高，往往令科研人员望而却步。本品作为一种可自主配制的化学合成聚合物，使得科研机构能够以极低的物料成本实现大规模的蛋白表达，将宝贵的经费集中在下游的纯化与表征上。

2. 突破难转染细胞系（如原代细胞、神经细胞）的“效率瓶颈"

   某些特殊细胞系（如原代培养的神经元、造血干细胞或某些上皮细胞）对外源基因的摄取能力极差。PEI 25K 凭借其独特的阳离子密度和分子量特征，能够有效压缩大片段质粒，并通过高效的质子海绵效应促进内涵体逃逸，从而在这些“顽固化"的细胞中实现可观的转染效率。

3. 攻克病毒载体包装（如慢病毒、AAV）的“滴度壁垒"

   在基因治疗领域，高滴度病毒载体的制备是决定实验成败的关键。无论是用于体外细胞改造的慢病毒（Lentivirus），还是用于治疗体内递送的腺相关病毒（AAV），其包装过程都需要将多种质粒高效地共转染进包装细胞系（如 HEK293T）。本品能够轻松应对多质粒共转染的复杂需求，显著提升病毒包装的产率与滴度。

4. 消除工艺放大过程中的“性能衰减"隐患

   从实验室规模的 6 孔板，到 5L 的一次性生物反应器，再到百升级的生产罐，培养体积和流体动力学的改变往往会导致许多转染试剂的性能急剧下降。而本品具有出色的流体力学稳定性，其转染效率在从微量滴定板到百升级生物反应器的不同规模间具有高度的线性相关性，极大地降低了工艺放大的技术门槛和失败风险。

5. 规避血清干扰，简化操作步骤

   许多脂质体类转染试剂要求必须在无血清条件下进行转染复合物的孵育，甚至在转染后需要更换培养基，这不仅增加了操作的繁琐程度，也容易对敏感细胞造成渗透压冲击。而 PEI 25K 对血清的存在具有较高的容忍度，在某些情况下甚至可以在含有血清的培养基中直接进行转染操作，大大提升了实验的通量和便捷性。

使用方法与操作指南

为了获得最佳的转染效果，建议用户在正式实验前建立该产品的标准操作流程（SOP），并进行小规模的条件摸索（如优化 DNA 与 PEI 的质量比、细胞接种密度以及复合物孵育时间等）。以下是基于 HEK293 或 CHO 悬浮细胞在摇瓶或生物反应器中进行瞬时转染的典型操作流程框架：

一、 转染前准备

1. 细胞状态调控：确保待转染的细胞处于对数生长期，且细胞活力（Viability）高于 95%。对于贴壁细胞，应在转染前 24 小时铺板，使其在转染时达到 70%-90% 的融合度；对于悬浮细胞，应将细胞密度调整至适宜范围（通常为 1.0 - 2.0 × 10⁶ cells/mL）。

2. 试剂预热与平衡：将细胞培养基、无菌 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 水浴中预热平衡。

二、 转染复合物的制备

1. 质粒 DNA 的稀释：根据转染体系的总体积，计算出所需质粒 DNA 的量（例如，每毫升细胞悬液使用 1-2 µg 质粒）。将质粒 DNA 加入适量（通常为体系体积的 1/10 到 1/20）的预热 PBS 或基础培养基（无血清）中，轻轻混匀。

2. PEI 工作液的稀释与加入：按照预先设定的 DNA:PEI 质量比（通常范围为 1:2 到 1:6，经典起始比例为 1:3），取相应体积的 PEI 25K 工作液加入上述稀释好的 DNA 溶液中。

3. 复合物孵育：将混合液在室温下轻柔涡旋或上下颠倒混匀，随后静置孵育 15 至 30 分钟。在此期间，PEI 与 DNA 会自组装形成尺寸均一的纳米转染复合物。

三、 转染操作

1. 直接加入体系：将孵化好的 PEI/DNA 复合物直接滴加至细胞培养液中。对于贴壁细胞，建议将复合物均匀滴加到培养基中并轻轻晃动培养板使其分散；对于悬浮细胞，可直接加入摇瓶或生物反应器中，并适度提高搅拌速率以确保均匀分布。

2. 培养与观察：将细胞放回培养箱（通常为 37°C，5% CO₂，适宜湿度）继续培养。在转染后 6 到 24 小时内，可根据细胞状态决定是否更换新鲜培养基以去除复合物毒性。

四、 后续分析与收获

1. 表达监测：在转染后 24、48、72 小时，可通过荧光显微镜（若质粒携带荧光报告基因）、流式细胞术或 ELISA/Western Blot 等手段监测目标蛋白的表达水平和细胞活力。

2. 产物收获：根据实验目的，在表达峰值期间收集细胞上清液（用于分泌型蛋白）或裂解细胞（用于胞内蛋白），进行后续的纯化或功能验证。

(注：上述步骤为通用指南，具体参数需根据您的特定细胞系、质粒特性以及培养体系进行优化。)

常见问题与解决方案（Troubleshooting Guide）

在实际的实验操作中，由于细胞状态、质粒质量、培养环境等诸多变量的影响，可能会遇到转染效率不佳、细胞死亡等严重等问题。以下整理了本品在使用过程中最常见的问题及其背后的科学归因与解决策略：

问题 1：转染效率极低，几乎检测不到目标基因的表达

可能原因分析与对策：

• 质粒纯度不达标：转染级质粒必须具有高纯度（A260/A280 比值在 1.8-2.0 之间）且内毒素含量极低（< 0.1 EU/µg）。内毒素不仅会严重抑制许多细胞系的转染效率，还会引发细胞毒性。建议改用高纯度无内毒素质粒提取试剂盒重新制备 DNA。

• DNA 与 PEI 比例不当：不同的细胞系和质粒构建体有其最适的电荷比率（N/P ratio）。若比例过低，复合物无法有效形成；若比例过高，则会对细胞造成严重毒性。建议以 1:2 为起点，设置 1:3、1:4、1:5 等多个梯度进行比例优化。

• 复合物孵育时间不足或过度：孵育时间太短会导致复合物组装不全，太长则可能导致复合物颗粒过大而被细胞吞噬的效率下降。严格控制孵育时间在 15-30 分钟为宜。

问题 2：转染后细胞大量死亡，细胞活力急剧下降

可能原因分析与对策：

• PEI 残留毒性：聚乙烯亚胺本身带有一定细胞毒性，尤其是在大剂量使用时。如果在小规模实验中，可以考虑在转染后 18-24 小时更换一次新鲜的预温培养基，以洗去未被细胞吸收的游离 PEI。

• 细胞密度不适宜：细胞过密会导致接触抑制，降低内吞作用；细胞过稀则在转染应激下容易死亡。务必在转染前确保细胞处于最佳的对数生长期。

• 培养基成分干扰：虽然 PEI 对血清有较好的耐受性，但某些特定成分（如特定的抗生素或添加剂）可能会与 PEI 发生不可预知的化学反应。尝试在转染时使用不含抗生素的培养基。

问题 3：实验重复性很差，不同批次或孔间差异明显

可能原因分析与对策：

• 加样操作误差：在手工操作时，滴加复合物的部位和混合的均匀程度会极大影响局部细胞的转染效率。建议在使用移液器滴加复合物时，沿着培养液液面缓慢、均匀地打入，并轻轻晃动容器混匀。

• 细胞状态不均一：如果细胞在传代过程中出现了分化或状态老化，其转染能力会大打折扣。尽量使用传代次数较少（如 < 30 代）且形态饱满的年轻细胞。

• PEI 工作液未充分混匀或降解：PEI 储存液在低温下可能会变得粘稠甚至析出。使用前务必将其恢复至室温，并充分涡旋震荡以确保溶液均一。若发现储存液出现浑浊或颜色异常加深，建议弃用并重新配制。

问题 4：在大规模生物反应器中转染效果远不如小规模摇瓶

可能原因分析与对策：

• 混合方式不当：在几升乃至上百升的反应器中，单纯依靠搅拌桨产生的流体剪切力可能不足以瞬间将粘稠的 PEI 和 DNA 混合均匀。建议采用“离线预混合法（Off-line Complexation）"，即在独立容器中先按比例混合并孵育好转染复合物，然后再通过蠕动泵缓慢、均匀地泵入主反应罐中。

• 通气与起泡影响：大规模培养中通常伴随着强烈的通气搅拌，过多的泡沫会吸附并破坏转染复合物。可以适当降低搅拌转速，或在培养基中添加适量的消泡剂（需预先验证消泡剂对转染的影响）。

问题 5：目标蛋白表达量尚可，但伴随大量细胞碎片和聚集体

可能原因分析与对策：

• 复合物粒径过大：当 DNA 浓度过高或混合速度过快时，容易形成微米级的粗大沉淀，这些沉淀不仅无法被细胞高效内吞，还会引发细胞的异物反应。优化混合手法，采用缓慢滴加并配合轻柔混匀的方式可以有效减小复合物粒径。

• 细胞凋亡被触发：高水平的外源基因表达本身就会给细胞带来代谢负担。检查生物反应器的溶氧（DO）、pH 以及营养物（葡萄糖、谷氨酰胺）浓度，确保在转染期间细胞处于优的生存微环境中。

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（注：本文内容基于品牌公开资料及行业常规信息整理，具体以品牌信息文档为准。）

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