碲化鎘量子點對溶菌酶，DNA以及肝細胞的毒性作用機理研究.pdf

1、近年來，納米材料（如碳納米管、金納米粒子和量子點等）被廣泛用于生物標記、細胞成像和腫瘤治療等重要的生物醫(yī)學領(lǐng)域。作為一種重要的納米材料，量子點(Quantumdots，QDs)具有很多獨特的光學和電子學性質(zhì)，包括高熒光量子產(chǎn)率、窄而對稱的發(fā)射光譜和優(yōu)良的抗光性能。正是這些優(yōu)異的光物理性質(zhì)使得量子點在生物醫(yī)學等領(lǐng)域中具有廣泛的應用前景。量子點是粒徑在2nm到100nm之間的半導體納米晶體，這種納米粒徑很容易進入人體的組織和細胞中。隨著量子

2、點的不斷發(fā)展和廣泛應用，納米粒子對人體健康的潛在危害也引起了人們的關(guān)注。量子點的毒性受到其物理化學性質(zhì)（粒徑大小、電荷、表面涂層材料等）和環(huán)境等因素的影響。研究表明含鎘量子點可以進入體內(nèi)并在肝臟等靶器官中蓄積，所以有必要深入研究量子點的毒性效應。我們選取三種不同粒徑的NAC-CdTe量子點為研究對象，以溶菌酶(lysozyme)為靶分子，結(jié)合量子點分子毒性效應與機理，探究粒徑大小對量子點毒性作用的影響。同時，我們選取鯡魚精子DNA(hs

3、DNA)和小鼠原代肝細胞為靶物質(zhì)，分別從分子水平和細胞水平兩個層面上研究了NAC-CdTe量子點引發(fā)DNA損傷的機理。研究內(nèi)容分為以下方面:
　　第一部分:“一鍋法”用來合成NAC包被的CdTe量子點，同時控制回流時間制得粒徑不同的量子點，然后對該量子點進行純化、表征。
　　第二部分:采用微量熱技術(shù)，溶菌酶活性實驗以及多種光譜法等實驗方法，系統(tǒng)研究了NAC-CdTe量子點對lysozyme的毒性作用與其粒徑大小的規(guī)律。多光譜

4、實驗顯示三種粒徑的NAC-CdTe量子點均能引起lysozyme的強熒光猝滅，使溶菌酶的二級結(jié)構(gòu)和色氨酸殘基的微環(huán)境發(fā)生改變。從ITC和酶活性結(jié)果可知，NAC-CdTe量子點以疏水作用力與lysozyme自發(fā)的結(jié)合，形成的QDs-lysozyme復合物抑制了溶菌酶的活性。通過實驗證明了NAC-CdTe量子點的毒性效應與其粒徑大小之間存在相互關(guān)系，即NAC-CdTe量子點粒徑越大，對溶菌酶結(jié)構(gòu)和功能的影響也越大。
　　第三部分:通過

5、紫外-可見吸收光譜、ITC、熒光光譜、熒光壽命、鹽效應以及圓二色譜等實驗方法和手段，探究了NAC-CdTe量子點對hsDNA的毒性作用機制。研究表明DNA能夠引起NAC-CdTe量子點內(nèi)源熒光的動態(tài)猝滅，且DNA的濃度越大，猝滅作用越強烈。鹽效應，ITC以及圓二色譜實驗證明了NAC-CdTe量子點通過疏水作用力與DNA發(fā)生嵌插結(jié)合。
　　第四部分:通過CCK-8實驗、細胞凋亡測定及細胞ROS水平測定等較系統(tǒng)的研究了NAC-CdTe

6、量子點的細胞毒性。(1)通過CCK-8實驗研究了NAC-CdTe量子點的細胞毒性，并且評價了NAC-CdTe量子點對小鼠肝細胞活力的毒性作用。實驗結(jié)果顯示，隨著NAC-CdTe量子點暴露劑量的增大，小鼠原代肝活力呈現(xiàn)明顯下降，即NAC-CdTe量子點對小鼠肝細胞的毒性存在劑量-效應關(guān)系。(2)ROS測定實驗結(jié)果顯示，隨著NAC-CdTe量子點濃度的增大，小鼠肝細胞內(nèi)活性氧物質(zhì)ROS不斷增加，引起小鼠體內(nèi)氧化應激效應。(3)細胞凋亡結(jié)果表

7、明，NAC-CdTe量子點可以誘導小鼠肝細胞凋亡。從以上細胞實驗結(jié)果，我們推斷DNA損傷可能是由于NAC-CdTe量子點誘發(fā)細胞產(chǎn)生氧化應激效應，導致活性氧ROS增加，破壞細胞內(nèi)氧化還原平衡，最終誘發(fā)了DNA的損傷。
　　本文從細胞以及分子兩個層面上評價和闡明了NAC-CdTe量子點的毒性效應及機理。通過探討量子點對溶菌酶、DNA和肝細胞的毒性作用規(guī)律，為更好地認識和評估鎘系量子點毒性提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過研究和分析量子點粒徑大小與