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一、 產品詳細描述

產品全稱：PEI MAX（聚乙烯亞胺“Max"），高活性線性聚合物，分子量40000道爾頓

英文原名：Polyethylenimine “Max" (PEI MAX), high potency linear

中文命名：線性聚乙烯亞胺（高活性/超純級）

國際貨號：24765

品牌歸屬：Polysciences Incorporated（美國 Polysciences 公司），本項目專屬生物工藝子品牌 Kyfora Bio

產品規格：常見規格包括 100毫克、500毫克、1克、5克以及定制化大包裝（具體規格以實際訂購為準）

產品形態：本品通常以無菌過濾的水合溶液（如 1 mg/mL）或冷凍干燥粉末的形式提供，具有佳的溶解性和批次間穩定性。

分子量特征：本品為精確的 40000 道爾頓（40 kDa）線性聚合物，不含支鏈結構，確保了其在細胞轉染和內體逃逸過程中的高效性與低毒性。

純度與質控：生產過程嚴格把控，通過超濾和色譜純化技術去除內毒素、重金屬離子及小分子雜質。產品具有高的單體純度，并經過嚴格的生物學功能驗證，確保在敏感的真核細胞轉染中不會引發非特異性的細胞應激反應或凋亡。

產地與制造：100% 美國本土制造與包裝。Polysciences 位于美國賓夕法尼亞州沃靈頓（Warrington, PA）的先進cGMP合規生產基地，確保了全球供應鏈的穩定性，有效規避了因跨國物流擾動、關稅政策變動或地緣政治因素導致的交貨延期及額外附加費用。

應用領域標簽：本產品屬于 Kyfora Bio 品牌重點推廣的高性能生物工藝試劑，專為滿足現代細胞與基因治療（CGT）、重組蛋白大規模生產、以及各類病毒載體（如 AAV、慢病毒）包裝的嚴苛需求而設計，是連接基礎研究與臨床級生物制藥的關鍵橋梁。

二、 產品核心特點與優勢

PEI MAX 被廣泛認為是當前體外（in vitro）與體內（in vivo）轉染實驗中具價值且性價比高的金標準試劑之一。其性能源于以下幾個核心特點：

首先，獨特的分子結構與高緩沖能力。PEI MAX 的分子骨架上具有高密度的可質子化氨基基團，其主鏈上每隔三個原子即為一個氨基氮原子。這種特殊的結構賦予了 PEI MAX 在任何近乎生理或酸性 pH 環境下的緩沖能力（即著名的“質子海綿效應"）。

其次，高效的基因載荷遞送與釋放機制。一旦 PEI MAX 與遺傳材料（如質粒 DNA、siRNA 或 CRISPR 復合物）形成納米顆粒并被細胞內吞，其質子緩沖能力會導致內體（Endosome）內部滲透壓劇增，最終致使內體膜破裂，將包裹的遺傳物質安全釋放到細胞質中，極大提高了轉染效率。

第三，廣泛的細胞類型兼容性。PEI MAX 能夠與多種細胞膜表面的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPG）發生強效相互作用，從而被細胞高效攝取。它不僅適用于貼壁培養的常規細胞系，更在懸浮培養的工業級細胞系（如 HEK293 和 CHO 細胞）中表現出極其優異的轉染效率，且不會像許多市售脂質體轉染試劑那樣引起嚴重的細胞毒性或 viability 下降。

第四，經濟性與可放大性。相較于動輒數千元且難以在懸浮細胞中發揮作用的進口脂質體試劑，PEI MAX 不僅單次轉染成本低廉，而且其化學合成的可控性高，批次間差異極小。這使得研究人員能夠從實驗室級別的微量篩選（96孔板）無縫放大至搖瓶、生物反應器乃至千升級的大規模發酵罐，而無需重新優化轉染條件。

最后，優異的實驗數據支撐。以重組腺相關病毒（rAAV）的生產為例，使用 PEI MAX 在 HEK293 懸浮細胞中進行三重質粒共轉染，能夠在轉染后 72 小時內收獲到高滴度的 rAAV 病毒顆粒。隨著培養時間的推移，上清液中的病毒載體產量會持續攀升，充分證明了該試劑在維持細胞健康狀態及促進外源基因持續表達方面的雙重優勢。

三、 作用機理深度解析

聚乙烯亞胺（PEI）作為一種經典的陽離子聚合物，其介導基因轉染的過程是一個精妙的物理化學與細胞生物學協同作用的結果。這一過程可以詳細拆解為以下四個關鍵步驟：

第一步，靜電復合物的自發形成。由于質粒 DNA 帶有強烈的負電荷（磷酸骨架），而 PEI MAX 在水溶液中帶有大量的正電荷（質子化的氨基）。當兩者混合時，正負電荷相互吸引，PEI 能夠迅速中和 DNA 的電荷，并通過熵驅動效應自發組裝成粒徑均一的納米級復合物（Polyplexes）。這種復合物能夠保護 DNA 免受細胞外環境中核酸酶的降解。

第二步，細胞表面吸附與內吞作用。細胞膜表面富含帶負電的糖胺聚糖（如硫酸乙酰肝素），PEI-DNA 復合物憑借其整體的正電荷，能夠高效地吸附在細胞膜上。這種靜電吸附會觸發細胞膜的局部彎曲，通過網格蛋白介導或非依賴型的內吞作用（Clathrin-mediated endocytosis / Macropinocytosis）將復合物包裹進入細胞內部，形成內體（Endosome）。

第三步，內體逃逸（Endosomal Escape）——“質子海綿效應"。這是 PEI MAX 區別于其他轉染試劑最核心的機制。在內體的酸性環境（pH 5.0 - 6.5）下，PEI 分子上的氨基大量質子化，使其成為一個近乎不可穿透的“質子海綿"。這不僅阻斷了內體向溶酶體的成熟融合，還會導致氯離子和水分子大量涌入內體，引發內體腫脹并破裂。借此物理力量，PEI-DNA 復合物得以逃離降解性的溶酶體，安全地進入細胞質基質。

第四步，胞質轉運與核內遞送。進入細胞質后，PEI 的親水性使其能夠避免聚集，并利用微管網絡進行逆向運輸，直達細胞核周圍。在細胞分裂期（有絲分裂），核膜發生破裂與重建，此時 PEI-DNA 復合物便能順理成章地進入細胞核內，并在還原劑（如谷胱甘肽）的作用下解離，釋放出游離的質粒 DNA，從而啟動高水平的基因轉錄與蛋白表達。

四、 解決的核心實驗痛點

在現代生命科學研究與生物制藥開發中，科研人員經常面臨基因遞送效率低下或細胞狀態受損的困境。PEI MAX 的出現，精準解決了以下幾大長期存在的實驗痛點：

第一，替代傳統磷酸鈣法帶來的不可控性。傳統的磷酸鈣共沉淀法雖然成本低，但其對 pH 值、溫度和緩沖液成分極度敏感，極易形成大顆粒沉淀導致細胞嚴重脫落死亡，且轉染效率波動極大。PEI MAX 形成的納米復合物均勻穩定，避免了金屬離子沉淀對細胞的物理損傷，大幅提升了實驗的可重復性。

第二，彌補脂質體試劑在工業級懸浮細胞中的短板。市面上絕大多數商業化的脂質體轉染試劑（如 Lipofectamine 2000/3000）主要針對貼壁細胞優化，不僅價格極其昂貴，而且在 HEK293 或 CHO 懸浮細胞中要么效率極低，要么展現出強的細胞毒性，導致細胞活率斷崖式下跌。PEI MAX 對懸浮細胞異常友好，即使在無血清的懸浮培養基中也能保持高的細胞活率和轉染效率。

第三，突破病毒載體包裝的滴度瓶頸。在 AAV 或慢病毒包裝過程中，輔助質粒（Helper plasmid）和功能質粒的高水平共表達至關重要。普通轉染試劑往往因為細胞毒性導致培養 48 小時后細胞大面積死亡，從而限制了病毒產量的積累。PEI MAX 溫和的作用機制允許細胞在轉然后繼續保持旺盛的代謝活性，使得病毒抗原的表達和組裝能夠持續進行 72 小時甚至更久，從而獲得超高滴度的病毒原液。

第四，消除批次差異帶來的工藝放大障礙。許多生物來源的轉染試劑（如某些病毒載體或重組蛋白因子）存在不可避免的批次間差異。而 PEI MAX 作為純化學合成的聚合物，其分子量分布（PDI）和官能團密度受到嚴格質控，確保了從實驗室毫克級到工廠公斤級的絕對線性放大，為基因治療的臨床前研究及 IND 申報提供了堅實的物料基礎。

五、 儲存條件與運輸規范

為了保證 PEI MAX 的最佳生物活性及延長使用壽命，正確的儲存與運輸條件至關重要。

運輸條件：本品在運輸過程中需使用冰袋或干冰進行冷鏈運輸，以防止高溫導致聚合物降解或氧化變色。

短期儲存（日常使用）：收到產品后，建議將其分裝為若干小管（例如按每次實驗的用量分裝），置于 2°C 至 8°C 的冰箱中避光保存。在此條件下，產品可保持穩定長達 6 個月至 1 年。

長期儲存：若預計長時間不使用，應將產品密封存放于 -20°C 的低溫冰箱中。冷凍保存可維持產品理化性質和生物活性長達 2 年以上。

關鍵禁忌：

1. 嚴禁反復凍融。多次凍融會破壞高分子鏈的完整性，導致分子量降低，從而嚴重影響轉染效率。務必進行小份分裝后再冷凍。

2. 防止微生物污染。由于 PEI MAX 通常以水溶液形式存在，極易成為細菌滋生的溫床。操作時必須在無菌環境（如超凈工作臺）下進行，使用前后需對瓶蓋及分裝容器口進行火焰灼燒或酒精擦拭消毒。

3. 避免光照與高溫。長時間暴露于強光或高于 25°C 的環境會導致產品氧化變黃，活性下降。如發現溶液顏色明顯變深（呈琥珀色或棕色），說明產品已部分失效，不建議繼續用于珍貴樣本的轉染。

六、 適用范圍與主要應用場景

得益于其廣泛的兼容性和高效率，PEI MAX 已成為眾多前沿生物技術領域的通用型工具試劑：

1. 瞬時蛋白表達系統：在 HEK293 或 CHO 細胞中瞬時轉染含有目標蛋白基因的質粒，可在 3-5 天內獲得毫克至克級別的高純度重組蛋白，廣泛用于抗體生產、酶制劑制備及結構生物學研究。

2. 病毒載體包裝與生產：這是 PEI MAX 目前應用最為廣泛的領域。無論是用于基因治療的腺相關病毒（AAV 各種血清型如 AAV2/5/8/9 等）、慢病毒（Lentivirus）、還是逆轉錄病毒（Retrovirus），PEI MAX 都能提供包裝效率。特別是在懸浮細胞無血清培養體系中，它更是大規模病毒生產的優選轉染試劑。

3. 穩定細胞系構建（Pool 篩選）：通過轉染含有抗性基因（如嘌呤霉素、殺稻瘟菌素）的表達載體，利用 PEI MAX 的高效遞送能力，可以快速建立穩定過表達或基因敲除的細胞池（Polyclonal pool），大幅縮短藥物篩選的周期。

4. CRISPR/Cas9 基因編輯遞送：可將編碼 Cas9 蛋白的 mRNA 或質粒，連同 sgRNA 表達框，共同封裝進 PEI 復合物中，實現高效率的基因敲除、敲入或單堿基編輯。

5. 體內（In Vivo）基因治療研究：經特殊純化的 PEI MAX 可用于小動物（如小鼠、大鼠）的器官靶向轉染（如尾靜脈注射靶向肝臟），其良好的生物相容性和低免疫原性使其成為非病毒載體基因治療的有力候選材料。

七、 詳細使用方法與標準操作流程 (SOP)

為了獲得最佳的轉染效果，我們強烈建議用戶在使用該產品時，針對特定的細胞類型和質粒組合進行一次矩陣滴定實驗（Matrix Titration），以確定最佳的 DNA 與 PEI 質量比（通常范圍為 1:2 到 1:6）。以下是基于 30 mL 懸浮 HEK293 細胞（密度為 1×10^6 cells/mL）進行 rAAV 包裝的標準操作流程示例：

A. 轉染前細胞準備

在轉染當天，將處于對數生長期的 HEK293 懸浮細胞計數。以 1×10^6 cells/mL 的密度接種 30 mL 細胞到 125 mL 搖瓶中。確保細胞活率（Viability）在轉染前高于 95%。將搖瓶置于 37°C、5% CO2、濕度飽和的培養箱中，以 120-150 rpm 的轉速振蕩培養。

B. 質粒 DNA 的準備與質量控制

高質量的質粒是高效轉染的前提。必須使用內毒素含量極低（< 0.1 EU/μg）的商業化去內毒素質粒提取試劑盒（如 Qiagen Plasmid Plus Maxi Kit）抽提用于轉染的質粒。將三種 AAV 包裝質粒（pAAV-CMV-eGFP, pRepCap8, pHelper）等比例混合，總質量為 30 μg（即每種質粒 10 μg）。將混合好的質粒加入 1.5 mL 無菌 EP 管中，補足 Opti-MEM 或 PBS 至總體積為 500 μL，輕輕混勻。

C. PEI MAX 稀釋液的配制

根據預設的 DNA:PEI 質量比（例如 1:3），稱取或吸取相應量的 PEI MAX 溶液。在本例中，30 μg DNA 需要 90 μg PEI MAX。將 PEI MAX 加入到另一個含有 500 μL Opti-MEM 或 PBS 的無菌 EP 管中，輕輕彈擊管壁混勻。

D. 轉染復合物（Polyplexes）的孵育形成

將稀釋好的 PEI MAX 溶液逐滴加入到質粒 DNA 稀釋液中。加完后，用移液器輕輕吹打 3-5 次混勻（切忌用力渦旋震蕩，以免產生過多泡沫或破壞 DNA 結構）。將混合物在室溫下靜置孵育 15-20 分鐘。期間，PEI 與 DNA 會自組裝形成粒徑約為 50-200 nm 的陽性納米復合物。

E. 復合物添加與培養

將孵育好的 1 mL PEI-DNA 復合物均勻地逐滴加入到 30 mL 細胞培養液中。加完后，輕輕晃動搖瓶或將搖瓶放回搖床，以 120-150 rpm 的速度繼續培養。

注意：對于極其敏感的細胞系，也可在加入復合物 4-6 小時后，更換一次新鮮預熱的培養基，以進一步降低聚合物對細胞的長期毒性。

F. 轉染效率監測與產物收獲

轉染后 24 小時，可取樣在熒光顯微鏡下觀察報告基因（如 eGFP）的表達情況，評估轉染效率。對于 rAAV 生產，通常在轉染后 48 小時和 72 小時分別取樣檢測上清液中的病毒滴度。你會發現隨著時間推移，培養基中的功能性病毒顆粒數量會顯著增加。

八、 常見問題與解決方案 (Troubleshooting)

在實際實驗操作中，由于細胞狀態、質粒質量或操作細節的差異，可能會遇到各種技術問題。以下是我們整理的關于 PEI MAX 使用過程中最高頻的 20 個問題及其對應的深度解決方案：

問題 1：轉染效率極低，甚至幾乎檢測不到目標蛋白或熒光信號？

解答：導致此問題的原因通常有以下幾點。首先，檢查質粒 DNA 的純度。殘留的內毒素會嚴重抑制細胞轉染和后續基因表達，務必使用去內毒素質粒提取試劑盒重新制備高純度 DNA。其次，可能是 PEI 與 DNA 的比例不合適。不同細胞系對 N/P 比的耐受度不同，建議進行 1:2 至 1:6 的梯度優化。此外，復合物孵育時間不足或過長也會影響效率，請嚴格控制室溫下 15-20 分鐘的孵育窗口。最后，確認細胞密度是否過高或過低，最佳轉染密度通常為匯合度 70%-90%（貼壁）或 1×10^6 cells/mL（懸浮）。

問題 2：轉染后細胞大量死亡，活率急劇下降甚至脫落？

解答：細胞毒性過大通常是因為 PEI 用量超標或細胞狀態不佳。請降低 DNA 與 PEI 的質量比（例如從 1:4 降至 1:2）。另外，檢查是否使用了正確的 PEI 規格，本品為 40 kDa 線性 PEI，若誤用高分子量（如 750 kDa）支化 PEI 則毒性強。同時，確保轉染時細胞處于佳的對數生長期，老化的細胞對內吞作用產生的應激更為敏感。對于特別敏感的細胞，可在加藥 4-6 小時后更換新鮮培養基。

問題 3：形成的 PEI-DNA 復合物出現肉眼可見的大塊沉淀或渾濁？

解答：這通常是由于稀釋液離子強度過高或 pH 值不適引起的。配置復合物時，必須使用低離子強度的緩沖液（如 Opti-MEM、PBS 或無血清基礎培養基），切勿直接在含血清的培養基中混合。同時，確保兩種稀釋液在混合前達到室溫。輕柔的混合方式也很重要，劇烈渦旋會導致聚合物聚集。

問題 4：在懸浮細胞中轉染效果不佳，細胞容易結團抱團？

解答：懸浮細胞結團會影響物質交換和氧傳遞，從而降低轉染效率。這可能是由于復合物帶有過強正電荷導致的細胞聚集。嘗試提高質粒 DNA 的用量或微調 PEI 比例，以找到等電點附近的黃金配比。另外，確保搖床轉速均勻，培養環境濕度適宜，防止培養基蒸發導致局部離子濃度過高。

問題 5：包裝出的病毒滴度遠低于文獻報道或預期值？

解答：除了優化 PEI 比例外，還需關注質粒的配比。在 AAV 或慢病毒包裝中，三種質粒（轉移質粒、輔助質粒、包裝質粒）的比例并非一定是 1:1:1，可根據具體血清型嘗試 1:1:2 或其他比例。此外，細胞密度是關鍵，過高的密度會導致營養快速耗竭，建議在轉染時將細胞密度控制在 0.8 - 1.2 × 10^6 cells/mL 之間。

問題 6：熒光觀察時，只有少數細胞發光，且發光強度較弱？

解答：這反映了質粒進入細胞但未能有效表達。除了上述的內毒素問題外，還可能與啟動子選擇有關。確保所用的啟動子（如 CMV, EF1α）與目標細胞系兼容。另外，PEI 復合物的粒徑如果過大，會影響其從細胞質到細胞核的轉運效率，可適當延長復合物孵育時間至 25 分鐘，或輕微提高 PEI 用量以增強質子海綿效應。

問題 7：進行體內（In Vivo）注射時，發現 PEI 溶液有刺激性或引起動物死亡？

解答：本品主要為體外（In Vitro）細胞培養設計。若用于體內實驗，普通的 PEI 溶液可能含有微量有機溶劑或緩沖鹽，直接注射會引起炎癥反應。如果必須進行體內轉染，建議購買專門經過超濾除鹽、內毒素去除及無菌過濾的 In Vivo Grade PEI MAX，并嚴格控制注射體積和濃度。

問題 8：凍存的 PEI MAX 溶液解凍后出現絮狀物或沉淀？

解答：這是由于反復凍融導致的聚合物鏈斷裂和聚集。PEI 水溶液在冷凍過程中會發生相分離，破壞其原有的溶解狀態。一旦出現異常沉淀，該批次試劑的轉染效率將大打折扣，不建議繼續使用。請務必將大包裝產品分裝成單次使用的小份（如 50 μL/管）后再進行冷凍保存。

問題 9：貼壁細胞轉染時，培養基中的血清是否會干擾 PEI 的作用？

解答：與脂質體類轉染試劑不同，PEI MAX 對血清的耐受性相對較好。在許多細胞系中，可以直接在有血清的培養基中加入 PEI-DNA 復合物而不影響最終效率。但為了轉染效果，對于初次測試的細胞系，仍建議參照說明書，在無血清條件下孵育復合物，或在轉染 4-6 小時后換液。

問題 10：如何計算不同培養規模下的 PEI 用量？

解答：PEI 的用量具有很好的線性放大特性。基本原則是保持終濃度一致。例如，在 1 mL 培養基中最佳 PEI 濃度為 3 μg/mL，那么在擴大到 1 L（1000 mL）培養體系時，所需添加的 PEI MAX 量即為 3 mg。只需保證混合時的稀釋倍數相當即可。

問題 11：使用 PEI MAX 轉染 siRNA 或 miRNA 的效果如何？

解答：PEI MAX 同樣可以用于小核酸分子的遞送。但由于 siRNA 分子量遠小于質粒 DNA，所需的 PEI 氮磷比（N/P ratio）會有所不同。通常需要更高的 N/P 比（如 10:1 到 20:1）來實現有效包封。建議參考專業文獻中的計算公式進行 siRNA 轉染條件的優化。

問題 12：轉染后的細胞培養上清變得渾濁或有漂浮物？

解答：這可能是由于細胞碎片增多（轉染毒性導致）或培養基中蛋白質成分析出。建議轉染后在倒置顯微鏡下觀察細胞形態，如果細胞輪廓依然清晰且貼壁良好，通常不影響最終目的產物的收獲。若進行病毒收集，可通過低速離心（如 300 × g，5 分鐘）去除細胞碎片，再用 0.45 μm 濾器過濾澄清。

問題 13：能否用 PBS 代替 Opti-MEM 稀釋 PEI 和 DNA？

解答：可以。PBS（磷酸鹽緩沖液）由于其穩定的離子強度和 pH 值，是非常優秀的稀釋液。但需注意，PBS 中的二價陽離子（如 Mg2+、Ca2+）可能會與 PEI 發生微弱相互作用，因此推薦使用不含二價陽離子的 PBS 配方。Opti-MEM 因其成分明確且含有必要營養，通常是優選。

問題 14：如何判斷購買的 PEI MAX 是否變質失效？

解答：最直觀的判斷方法是觀察顏色。新鮮的 PEI MAX 溶液應為無色透明或極淡的黃色。如果溶液變為明顯的深黃色、橙色甚至棕色，說明聚合物已被氧化，氨基減少，轉染能力顯著下降。此外，若溶液出現不可溶解的膠狀物質，也表明產品變質。

問題 15：在 96 孔板等高通量板中進行轉染，需要注意什么？

解答：小規模高通量篩選時，由于表面積體積比大，邊緣孔的水分蒸發更快，容易導致局部濃度變化。建議使用帶有低揮發蓋的專用細胞培養板，或在培養箱中加入水盤保持濕度。混合復合物時，可使用多通道移液器或自動化液體處理工作站，確保加樣的精確性和一致性。

問題 16：為什么我的細胞在轉染后生長停滯了？

解答：外源基因的過量表達會給細胞帶來極大的代謝負擔。特別是包裝病毒時，大量病毒蛋白的合成會占據細胞的內質網和高爾基體，引發未折疊蛋白反應（UPR），從而導致細胞周期停滯。這是正常現象，通常在更換新鮮培養基后 24 小時內恢復。若停滯時間過長，需降低 DNA 轉入量。

問題 17：PEI MAX 是否適用于原代細胞（Primary Cells）轉染？

解答：原代細胞（如神經元、心肌細胞、原代肝細胞）通常分裂緩慢且對外源物質極為敏感。常規的 40 kDa 線性 PEI 在原代細胞上的毒性可能偏高。若需轉染原代細胞，建議降低 PEI 濃度，縮短復合物與作用細胞的接觸時間（如 4 小時后換液），或尋找專門針對原代細胞優化的低分子量 PEI 衍生物。

問題 18：進行 CRISPR 基因編輯時，使用 PEI MAX 遞送質粒的效率如何？

解答：PEI MAX 非常適合于遞送 CRISPR/Cas9 質粒進行基因敲除。為了提高編輯效率，建議與電穿孔（Electroporation）方法做對比。在較難電轉的細胞系中，PEI 介導的轉染由于操作溫和，能更好地保持細胞活率，雖然單挑效率可能略低，但在 pooled 篩選中能提供更均勻的基因干擾效果。

問題 19：大規模生物反應器中使用 PEI MAX 有什么特別要求？

解答：在 Wave 袋或攪拌釜反應器中放大時，關鍵在于確保 PEI-DNA 復合物的均勻分布。由于大規模下難以手動逐滴加入，通常需要預先在單獨的容器中混合孵育好復合物，然后用蠕動泵在數分鐘內均勻泵入主反應罐。同時，需密切監控反應器的溶氧（DO）和 pH 值，因為大量細胞轉染后代謝可能會發生突變。

問題 20：廢棄的 PEI MAX 溶液或轉染廢液應如何處理？

解答：PEI MAX 屬于高分子有機聚合物，具有一定的生物累積性。未使用完的過期試劑或接觸過細胞的廢液，不得隨意倒入下水道。應按照實驗室危險化學品廢棄物處理規定，收集在專用的廢液桶中，由具備資質的第三方環保公司定期回收處置。

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