熒光和多孔膠體微粒的制備及與細(xì)胞相互作用的研究.pdf

1、在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的研究領(lǐng)域中，各種功能膠體微粒作為熒光探針以及藥物或基因的載體，其中的一個(gè)核心問題是細(xì)胞與膠體微粒之間的相互作用，在生物分析、檢測(cè)以及藥物傳輸和基因治療等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
　　 本文首先嘗試了制備具有熒光特性的膠體微粒。利用水相合成法成功得到水溶性的以3-巰基丙酸為穩(wěn)定劑(MPA)的CdTe量子點(diǎn)(QDs)，并對(duì)制備條件進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明，當(dāng)前驅(qū)體溶液pH值為9.0，各原料的投料摩爾比滿足Cd∶Te：MPA=

2、I∶0.2∶2.4，且[Cd2+]=1.25mM，在高溫高壓下回流時(shí)可以得到量子產(chǎn)率超過40％的高質(zhì)量水溶性MPA-CdTe QDs。
　　 利用共沉淀法將水溶性CdTe量子點(diǎn)包埋在無機(jī)鹽中，制備了摻雜MPA-CdTeQDs的CaCO3膠體微粒，并討論了制備條件如溶液的pH值、QDs的加入量以及原料的投料順序?qū)Φ玫降膹?fù)合膠體粒子的粒徑、對(duì)量子點(diǎn)的包埋率以及相對(duì)發(fā)光效率的影響。其中混合溶液的pH值與原料的投料順序?qū)αＷ拥牧接绊戄^

3、大，而加入的QDs的量會(huì)影響包埋率以及相對(duì)發(fā)光效率。當(dāng)量子點(diǎn)先與硝酸鈣溶液混合且混合溶液的pH值大于7.0時(shí)可以得到較小的復(fù)合微粒；隨著反應(yīng)原料中QDs量的增加，盡管QDs的包埋效率及其發(fā)光效率都有明顯下降，但是總的發(fā)光強(qiáng)度有所增加。MPA-CdTe QDs被包入碳酸鈣粒子之后，其存貯穩(wěn)定性和光學(xué)穩(wěn)定性都有一定程度的提高。當(dāng)CaCO3(CdTe)復(fù)合微粒在細(xì)胞培養(yǎng)液中存貯6天或者在24h紫外燈的連續(xù)照射下能夠保持其熒光強(qiáng)度基本不變。Ca

4、CO3(CdTe)粒子能夠被HepG2細(xì)胞胞吞，在與細(xì)胞共培養(yǎng)24h之后可以進(jìn)入細(xì)胞的溶酶體中。同時(shí)在溶液中CdTe的濃度相同的條件下，CaCO3(CdTe)復(fù)合微粒對(duì)細(xì)胞的毒性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于CdTe QDs。
　　 利用St(o)ber方法合成了四種粒徑的單分散熒光二氧化硅納米粒子，分別用透射電鏡、熒光光譜、動(dòng)態(tài)光散射和zeta電位分析儀對(duì)其形貌和表面性質(zhì)進(jìn)行了表征。在透射電鏡下這四組納米粒子的平均粒徑分別為60.3nm(S60)

5、、177.8nm(S180)、368.6nm(S370)和592.1nm(S600)。當(dāng)它們被分散在DMEM(Dulbecco'sModified Eagles Medium)/10％FBS(fetal bovine serum)溶液中時(shí)，粒徑較小的粒子如S60更容易發(fā)生團(tuán)聚，并且它們的zeta電位值相近，約為-5mV。以這四種粒徑的熒光二氧化硅納米粒子為模型，討論了粒子的粒徑對(duì)細(xì)胞的胞吞、胞吐、粒子進(jìn)入細(xì)胞的途徑、在細(xì)胞中的分布以及它

6、們的細(xì)胞毒性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明細(xì)胞對(duì)二氧化硅納米粒子的胞吞和胞吐具有粒徑依賴性。在40μg/ml的濃度下，HepG2細(xì)胞、成纖維細(xì)胞以及Ana-1巨噬細(xì)胞對(duì)S370的胞吞量最大。而HepG2細(xì)胞吐出二氧化硅納米粒子的難度與粒子的粒徑成正關(guān)系。二氧化硅納米粒子進(jìn)入細(xì)胞的途徑和它們?cè)诩?xì)胞中的分布不受粒子粒徑的影響。細(xì)胞對(duì)二氧化硅納米粒子的胞吞具有能量依賴性，不同大小的二氧化硅納米粒子都是通過網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的胞吞途徑進(jìn)入HepG2細(xì)胞中的，并

7、且分布在細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和溶酶體中。不同粒徑的二氧化硅納米粒子對(duì)HepG2細(xì)胞的毒性都很小，特別是S60在較低的濃度時(shí)(280μg/105個(gè)細(xì)胞)還能在一定程度上提高細(xì)胞的活性。二氧化硅納米粒子的細(xì)胞毒性仍然呈現(xiàn)出粒徑依賴性，但是它們對(duì)細(xì)胞周期的影響不具有粒徑依賴性。
　　 以多孔碳酸鈣微粒為模板，制備了具有多孔結(jié)構(gòu)的二氧化硅膠體微粒。分別用透射電鏡、掃描電鏡、X射線能譜、紅外光譜、X-射線衍射、熱重分析、氮?dú)獾奈?脫吸附方法以

8、及zeta電位分析儀對(duì)其組成、表面形態(tài)以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。得到的多孔二氧化硅膠體微球在干態(tài)下是3～5μm的多孔微球，比表面積達(dá)到367.3 m2/g，并且粒子中孔的大小是多分散的。反應(yīng)體系中正硅酸乙酯(TEOS)的濃度對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)影響較大。當(dāng)TEOS的濃度較大時(shí)，只能得到空心的二氧化硅微球而非多孔結(jié)構(gòu)的二氧化硅微球。此外，當(dāng)碳酸鈣模板表面吸附一層聚二烯炳基二甲基銨鹽酸鹽(PDADMAC)時(shí)，制得的多孔二氧化硅膠體微球更易于保持碳酸鈣

9、模板的形狀。此外，以摻雜聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)的碳酸鈣微粒為模板，可以制得空心的二氧化硅微囊，與干態(tài)下的聚電解質(zhì)微膠囊的形態(tài)極為相似。多孔二氧化硅膠體微球在水溶液中帶負(fù)電，能夠使帶正電的葡聚糖(TRITC-dextran)在其內(nèi)部沉積，而對(duì)于帶負(fù)電的葡聚糖(FITC-dextran)，僅在葡聚糖的分子量較小時(shí)，才能在多孔二氧化硅膠體微球中部分沉積。制得的多孔二氧化硅膠體微球可以吸附活性辣根過氧化物酶(HRP)。增加溶液中HRP的濃度可