碲化鎘量子點(diǎn)對(duì)原代肝、腎細(xì)胞及氧化應(yīng)激蛋白質(zhì)的毒性研究.pdf

1、量子點(diǎn)(Quantumdots，QDs)是由ⅡB-ⅥA族元素（如CdSe，CdTe等）或ⅢA-ⅤA族元素（如InP，GaAs等）組成的粒徑范圍從2nm至100nm的半導(dǎo)體納米晶體。與傳統(tǒng)有機(jī)熒光材料相比，量子點(diǎn)因其具有發(fā)射光譜窄而對(duì)稱、發(fā)射波長(zhǎng)可調(diào)、激發(fā)光譜寬、抗光漂白性強(qiáng)等獨(dú)特的光學(xué)特性，量子點(diǎn)在用于熒光探針、熒光共振能量轉(zhuǎn)移中作為能量給體以及作為標(biāo)記物進(jìn)行光學(xué)成像等方面展現(xiàn)出巨大潛力。由于量子點(diǎn)中含有重金屬元素，研究者也逐漸意識(shí)到量

2、子點(diǎn)可能存在的潛在危害。研究表明肝臟以及腎臟是含鎘量子點(diǎn)的主要毒性靶器官，也是體內(nèi)鎘的主要蓄積部位及靶器官。肝細(xì)胞常被用作評(píng)價(jià)鎘的細(xì)胞毒性，腎小管上皮細(xì)胞是研究腎毒性的模式細(xì)胞。本文中我們選擇原代肝細(xì)胞以及腎小管上皮細(xì)胞研究了水相合成的CdTe量子點(diǎn)的細(xì)胞毒性。此外，研究發(fā)現(xiàn)某些納米材料在生物介質(zhì)中會(huì)首先與生物大分子結(jié)合。這種結(jié)合賦予納米粒子新的“生物識(shí)別身份”并決定著其后細(xì)胞或者組織器官的反應(yīng)，所以有必要對(duì)量子點(diǎn)與其毒性作用發(fā)揮相關(guān)蛋

3、白質(zhì)（尤其是氧化應(yīng)激蛋白質(zhì)）的相互作用進(jìn)行研究。本文從細(xì)胞水平和分子水平上探討了CdTe量子點(diǎn)的細(xì)胞毒性效應(yīng)。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　首先，我們利用“一鍋法”合成了谷胱甘肽包被的CdTe量子點(diǎn)，并對(duì)合成的CdTe量子點(diǎn)進(jìn)行了表征。
　　隨后，利用CCK-8法初步分析了CdTe量子點(diǎn)的細(xì)胞毒性，從整體上評(píng)價(jià)了CdTe量子點(diǎn)對(duì)小鼠腎小管上皮細(xì)胞及肝細(xì)胞活力的影響。在此基礎(chǔ)上主要利用流式細(xì)胞術(shù)探討了經(jīng)量子點(diǎn)暴露后含量子

4、點(diǎn)及鎘離子的細(xì)胞比例與量子點(diǎn)細(xì)胞毒性的關(guān)系、細(xì)胞對(duì)CdTe量子點(diǎn)所引發(fā)的氧化應(yīng)激反應(yīng)(ROS、MDA含量以及過(guò)氧化氫酶、SOD的活性指標(biāo))以及氧化應(yīng)激失效導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡。另外，通過(guò)單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)研究了CdTe量子點(diǎn)產(chǎn)生的基因毒性。得出的主要結(jié)論有:(1)CdTe量子點(diǎn)對(duì)這兩種細(xì)胞均產(chǎn)生了細(xì)胞毒性。肝細(xì)胞對(duì)CdTe量子點(diǎn)的耐受性要高于腎小管上皮細(xì)胞。(2)CdTe量子點(diǎn)能夠進(jìn)入兩種細(xì)胞內(nèi)。經(jīng)CdTe量子點(diǎn)染毒后僅少數(shù)細(xì)胞內(nèi)含Cd2+。

5、隨著染毒濃度的增大，含量子點(diǎn)的細(xì)胞數(shù)目不斷增加。倒置熒光顯微鏡下的觀察也證實(shí)了量子點(diǎn)在細(xì)胞內(nèi)的存在。(3)CdTe量子點(diǎn)在細(xì)胞內(nèi)釋放出鎘離子。隨著暴露濃度的增大，含Cd2+的細(xì)胞比例呈逐漸上升趨勢(shì)。細(xì)胞內(nèi)Cd2+濃度的上升與CCK-8測(cè)得的細(xì)胞活力下降呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性?！澳抉R”效應(yīng)解釋了細(xì)胞內(nèi)存在鎘離子的現(xiàn)象。(4)CdTe量子點(diǎn)誘發(fā)細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激效應(yīng)。細(xì)胞內(nèi)ROS產(chǎn)生量隨著CdTe量子點(diǎn)暴露濃度的增加而增加。對(duì)兩種細(xì)胞內(nèi)與氧化應(yīng)激

6、相關(guān)酶的研究發(fā)現(xiàn)SOD的活力上升，而過(guò)氧化氫酶的活力出現(xiàn)下降。(5)CdTe量子點(diǎn)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。經(jīng)CdTe量子點(diǎn)暴露后，小鼠腎小管上皮細(xì)胞及肝細(xì)胞中處于凋亡期的細(xì)胞占比出現(xiàn)上升。(6)CdTe量子點(diǎn)造成細(xì)胞DNA斷裂損傷。Olive尾距及尾部DNA含量指標(biāo)隨著CdTe量子點(diǎn)暴露濃度的增加均呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)。
　　之后，運(yùn)用光譜學(xué)及等溫滴定量熱技術(shù)等方法分別研究了谷胱甘肽包被的CdTe量子點(diǎn)與血清白蛋白、過(guò)氧化氫酶以及Cu/Zn-S

7、OD的相互作用。研究結(jié)果表明CdTe量子點(diǎn)與這三種蛋白的相互作用較弱，未改變蛋白的結(jié)構(gòu)。疏水力是CdTe量子點(diǎn)與這三種蛋白相互作用過(guò)程中的主要驅(qū)動(dòng)力。對(duì)過(guò)氧化氫酶以及SOD的活性分析顯示CdTe量子點(diǎn)對(duì)這兩種抗氧化酶的功能沒(méi)有產(chǎn)生影響。
　　基于流式細(xì)胞術(shù)、光譜學(xué)及等溫滴定量熱等實(shí)驗(yàn)技術(shù)，本文從細(xì)胞及分子水平對(duì)水相合成的CdTe量子點(diǎn)的毒性進(jìn)行了探討，研究結(jié)果有助于設(shè)計(jì)及合成生物相容性及穩(wěn)定性更佳的量子點(diǎn)，并為合理利用并最大限度地