博士论文-纳米颗粒粒径、表面电荷性质及相关细胞生物效应的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张铭倚
|
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 赵宇亮 ; 邢更妹 |
| 关键词 | 纳米颗粒 DNA损伤 巨噬细胞 粒径 表面电荷密度 |
| 学位专业 | 生物无机化学 |
| 中文摘要 | 随着纳米科技在生物和医药领域的广泛应用，纳米材料的生物安全性备受关注。尤其低浓度下某些纳米材料没有明显细胞杀伤性，对它们的“潜在”毒性研究已成为纳米生物效应和安全性研究的新焦点。体外研究对象的复杂性造成相关生物效应与纳米材料物化性质之间关系的不确定性，无法为纳米材料的设计和安全应用提供参考数据。巨噬细胞作为免疫系统主要的吞噬细胞，与进入血液系统的纳米颗粒相互作用，决定了颗粒在体内的循环时间和靶向效率；同时纳米颗粒对巨噬细胞的影响也决定了颗粒的体内安全性。本文选用巨噬细胞作为模型细胞，通过检测不同粒径羧基化聚苯乙烯纳米颗粒（COOH-PS）与不同表面电荷密度金纳米颗粒（GNPs）的DNA损伤效应并分析可能的机理，探讨纳米材料物化性质与相关生物效应之间的关系。主要研究成果如下：; 1. 30、50、100和500 nm COOH-PS作用于巨噬细胞系RAW264.7，造成粒径相关的DNA损伤。30 nm COOH-PS可通过直接穿膜快速进入细胞并在核周围均匀分布，在胞内多分布于胞质环境；另外三种颗粒主要通过肌动蛋白介导的内吞作用进入细胞，并与溶酶体等酸性囊泡共定位。30 nm COOH-PS可能通过吸附胞质中的金属离子，破坏了细胞核周围微环境，使核内的镁离子和锌离子含量明显降低，同时阻遏了胞质中活化的DNA修复蛋白p53进入核内。其他粒径的颗粒在酸性囊泡环境中发生聚集，对Mg2+和Zn2+的吸附并不明显。在细胞质和细胞核内p53蛋白含量均增加。推测纳米颗粒不同程度的影响了细胞核内微环境，使DNA损伤修复酶系统功能受阻，不能及时对受伤DNA进行识别和修复。; 2. 用亲水性的11-巯基十一烷酸（MUA）和疏水性的1-辛硫醇（OT）组成的混合自组装单层构建表面电荷密度不同的GNPs。高分辨透射电镜和红外表征结果显示随着反应液中MUA所占比例的增加（0%、33%、50%、67%和100%），颗粒表面MUA含量成比例增加。pH 9.0硼酸缓冲体系中毛细管电泳分析表明，颗粒表面所带的电荷随着MUA表面比例增加而增多。动态光散射测定结果显示虽然0%，33%，50%，67% MUA GNPs的z电势与表面羧基化程度成正比，但100% MUA GNPs的值却出现明显降低。改变溶液pH至7.2，发现表面羧基化程度不同的金纳米颗粒z电势变化趋势与pH 9.0条件下的完全不同。; 3. 研究不同pH的溶液环境对GNPs-溶菌酶蛋白相互作用的影响。pH 9.0和pH 7.2条件下，将33%，50%，67%和100% MUA GNPs 与溶菌酶在室温下孵育。GNPs的SPR吸收峰和z电势变化说明溶菌酶的吸附行为影响GNPs的团聚程度、介电环境和表面电荷分布。荧光光谱结果结合Stern-Volmer曲线分析表明羧基化程度不同的GNPs与溶菌酶在一定空间范围形成分子作用对，并通过淬灭作用球机理导致色氨酸残基的荧光淬灭，并且荧光淬灭效率与颗粒表面MUA比例没有相关性，而与不同GNPs 在不同pH环境下的z电势变化趋于一致。; 4. 随着表面MUA比例增加，GNPs与血清蛋白的相互作用趋于增强，ICP-MS和TEM结果显示胞内金颗粒含量也随之上升，且100% MUA GNPs造成RAW264.7细胞超微结构受损。彗星电泳结果表明2 nM 处理浓度下，除100% MUA GNPs之外，其他样品没有造成DNA损伤。说明通过调节表面电荷密度，可以调节颗粒与血清蛋白的相互作用，影响巨噬细胞对颗粒表面的识别并造成不同程度的损伤效应。 |
| 学科主题 | 生物无机化学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2016-02-25 |
| 源URL | [http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/210595]  |
| 专题 | 多学科研究中心_学位论文和出站报告 高能物理研究所_多学科研究中心 |
| 作者单位 | 中国科学院高能物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张铭倚. 博士论文-纳米颗粒粒径、表面电荷性质及相关细胞生物效应的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：高能物理研究所
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