基及腫瘤細(xì)胞靶向成像的研究于AIE現(xiàn)象發(fā)光機(jī)理的納米熒光探針的設(shè)計(jì).pdf

1、第一部分具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光特性殼聚糖納米顆粒的制備及其活細(xì)胞長(zhǎng)程示蹤的研究
　　目的：制備具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)特性的殼聚糖(CS)納米顆粒,評(píng)價(jià)納米顆粒的理化特性、AIE特性和光穩(wěn)定性以及生物親和性,并探討其在活細(xì)胞長(zhǎng)程示蹤標(biāo)記中的應(yīng)用價(jià)值。
　　方法：通過酰胺化反應(yīng)將四苯基乙烯衍生物(TPEITC)化學(xué)連接到CS主鏈上生成TPE修飾的殼聚糖(TPE-CS),采用核磁(NMR)、紅外光譜(FTIR)分析檢測(cè)TPE的接枝率

2、。經(jīng)離子交聯(lián)法制備負(fù)載TPE分子的CS的納米顆粒(TPE-CSNPs),采用動(dòng)態(tài)光散射(DLS)測(cè)定納米顆粒的水合粒徑、分散性,激光多普勒電泳法檢測(cè)納米顆粒的表面電位,透射電鏡(TEM)觀察納米顆粒的直徑和形態(tài)。采用熒光分光光度儀分析TPE-CSNPs的發(fā)光特性和pH值對(duì)其的影響。MTT法評(píng)價(jià)TPE-CSNPs的細(xì)胞毒性。通過不同濃度的TPE-CSNPs進(jìn)行HeLa細(xì)胞染色以觀察該納米顆粒對(duì)細(xì)胞成像的濃度影響,并采用共聚焦激光掃描顯微鏡

3、(CLSM)連續(xù)激發(fā)染色細(xì)胞以計(jì)算該納米顆粒的光穩(wěn)定性。TPE-CSNPs入胞機(jī)制研究通過疊氮鈉(NaN3)阻斷三磷酸腺苷(ATP)的合成,抑制納米顆粒的進(jìn)入胞內(nèi),采用CLSM或者流式細(xì)胞儀(FCM)檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)熒光強(qiáng)度。TPE-CSNPs的出胞作用研究通過標(biāo)記的HeLa細(xì)胞和未標(biāo)記的3T3細(xì)胞共培養(yǎng),在CLSM下觀察納米顆粒的熒光分布情況。經(jīng)TPE-CSNPs標(biāo)記的HeLa細(xì)胞持續(xù)培養(yǎng),每代觀察一次熒光強(qiáng)度變化,直至細(xì)胞內(nèi)熒光消失,以判

4、斷TPE-CSNPs對(duì)細(xì)胞的示蹤時(shí)間。
　　結(jié)果：通過TPEITC的異硫氰酸酯基和CS的胺基發(fā)生加成反應(yīng),成功合成了TPE-CS。1HNMR分析顯示CS中不存在的芳香環(huán)的化學(xué)位移峰出現(xiàn)在TPE-CS中,經(jīng)積分面積計(jì)算出TPE的接枝率為4.13％。FTIR檢測(cè)結(jié)果顯示TPEITC中的NCS在2045cm-1處的特征峰在產(chǎn)物TPE-CS中已消失。通過離子交聯(lián)法成功制備出TPE-CSNPs,DLS檢測(cè)顯示納米顆粒的水合粒徑為170nm,

5、分散性好,在TEM下觀察可見納米顆粒成球形、粒徑均一且單分散。PE-CSNPs的表面電位隨著溶液的pH值升高而逐漸降低,但在pH=7.0時(shí)仍為正電荷。TPE-CS在酸性溶液(pH2.5)中不發(fā)光,而TPE-CSNPs因TPE分子被固定在CS分子中而發(fā)出強(qiáng)熒光。當(dāng)pH升高至7.0時(shí),兩種的熒光強(qiáng)度均增強(qiáng),但是TPE-CSNPs的仍強(qiáng)于TPE-CS。細(xì)胞的熒光強(qiáng)度隨著培養(yǎng)基中TPE-CSNPs的濃度增加而增強(qiáng),且在連續(xù)激發(fā)30min后,細(xì)胞

6、的熒光強(qiáng)度僅下降不到25%。細(xì)胞經(jīng)NaN3預(yù)處理后,細(xì)胞內(nèi)ATP的合成被阻斷,限制了細(xì)胞的吞噬作用。與未經(jīng)處理的細(xì)胞相比,細(xì)胞的熒光強(qiáng)度較弱。標(biāo)記的HeLa細(xì)胞和未標(biāo)記的3T3細(xì)胞共培養(yǎng)24h后,CLSM下觀察納米顆粒大部分仍在HeLa細(xì)胞內(nèi),僅有極少量熒光出現(xiàn)在3T3細(xì)胞的區(qū)域。在細(xì)胞長(zhǎng)程示蹤研究中,可見隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng),細(xì)胞內(nèi)的熒光強(qiáng)度呈下降的趨勢(shì),但是染色后第7天仍可見熒光。
　　結(jié)論：TPE-CSNPs呈球形、直徑均一、

7、分散性好且表面帶正電荷,具有典型的AIE特性。TPE-CSNPs的細(xì)胞毒性低,并可通過細(xì)胞吞噬作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),且僅少量的納米顆粒經(jīng)出胞作用被排出到胞外,可長(zhǎng)時(shí)間示蹤活細(xì)胞。因此,TPE-CSNPs有望成為一種長(zhǎng)程示蹤活細(xì)胞的納米熒光探針,并可進(jìn)一步應(yīng)用于監(jiān)測(cè)藥物或者基因的負(fù)載和釋放。
　　第二部分生物素化的聚集誘導(dǎo)發(fā)光特性的硅膠納米顆粒的制備和生物親和性檢測(cè)及其腫瘤靶向成像的研究
　　目的：設(shè)計(jì)和制備對(duì)生物素受體高表達(dá)的腫瘤

8、細(xì)胞特異性結(jié)合的負(fù)載聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)特性的熒光硅膠納米顆粒(FSNPs)。評(píng)估該納米顆粒的理化特性和生物親和性,并檢測(cè)其對(duì)生物素受體表達(dá)上調(diào)的腫瘤細(xì)胞的靶向成像。
　　方法：通過溶膠-凝膠反應(yīng)制備出負(fù)載噻咯衍生物1的熒光硅膠納米顆粒(FSNP-1),然后在其表面進(jìn)行胺基化修飾(FSNP-1-NH2)。FSNP-1-NH2表面的胺基與生物素的羧基發(fā)生酰胺化反應(yīng),使生物素化學(xué)結(jié)合在納米顆粒表面(FSNP-1-biotin)。采用

9、紅外光譜儀分析納米顆粒表面的生物素基團(tuán),采用透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)觀察納米顆粒的直徑及形態(tài),采用X射線光電子能譜(XPS)和能量色譜X射線光譜(EDX)分析納米顆粒的化學(xué)成分,熱重分析(TGA)檢測(cè)納米顆粒的熱穩(wěn)定性并計(jì)算表面生物素分子的含量。通過細(xì)胞形態(tài)變化、細(xì)胞活性、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基(ROS)等一系列檢測(cè)來評(píng)價(jià)FSNP-1-biotin的生物親和性。以生物素受體低表達(dá)的人正常肝細(xì)胞LO2對(duì)照,對(duì)生物素受體

10、高表達(dá)的人宮頸癌細(xì)胞HeLa和人肝癌細(xì)胞BEL-7402進(jìn)行細(xì)胞成像,觀察進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的納米顆粒的熒光強(qiáng)度,并行透射電鏡觀察納米顆粒進(jìn)入細(xì)胞的過程。用FSNP-1-biotin標(biāo)記HeLa細(xì)胞后,觀察其標(biāo)記細(xì)胞的時(shí)間并用其示蹤腫瘤細(xì)胞遷移過程。
　　結(jié)果：通過溶膠-凝膠反應(yīng)成功制備出FSNP-1,并通過化學(xué)反應(yīng)修飾了生物素分子。紅外光譜顯示生物素分子的羰基(C=O)出現(xiàn)在FSNP-1-biotin上。TEM和SEM可見FSNP-1-

11、biotin呈球形、粒徑均一且分散性好。XPS和EDX分析顯示生物素分子中的硫元素出現(xiàn)在FSNP-1-biotin中。前體分子1在乙醇溶液中無(wú)熒光,而納米顆粒形成后其分子的旋轉(zhuǎn)受到硅膠基質(zhì)的限制,從而發(fā)出強(qiáng)烈的熒光。經(jīng)FSNP-1-biotin處理后的細(xì)胞,細(xì)胞形態(tài)無(wú)顯著性改變,僅出現(xiàn)少量多核細(xì)胞,細(xì)胞質(zhì)區(qū)域出現(xiàn)少量吞噬空泡。CCK-8和臺(tái)盼藍(lán)檢測(cè)顯示在濃度低于100μg/mL時(shí),與對(duì)照組比較,毒性效應(yīng)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05),而當(dāng)

12、濃度達(dá)到100μg/mL時(shí),對(duì)細(xì)胞具有明顯的毒性作用(P<0.05)。FSNP-1-biotin對(duì)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞內(nèi)ROS水平在低濃度(40μg/mL)時(shí)無(wú)明顯影響(P>0.05),而在高濃度(80μg/mL)時(shí)在一定程度上促進(jìn)細(xì)胞發(fā)生凋亡和提高細(xì)胞內(nèi)ROS水平(P<0.05)。FSNP-1-biotin靶向進(jìn)入生物素受體高表達(dá)的腫瘤細(xì)胞中,并選擇性標(biāo)記細(xì)胞質(zhì)區(qū)域。這些納米顆粒通過受體介導(dǎo)的細(xì)胞吞噬作用進(jìn)入細(xì)胞后,可長(zhǎng)時(shí)間存留在細(xì)胞內(nèi),在