碳纳米管细胞生物学效应的实验室研究

发布时间：2019-08-29 12:34

【摘要】：碳纳米管(CNTs)是纳米科技领域里最有前景的材料之一,其在机械,电子学,光学等方面具有非常独特优异的性质,被广泛应用于信息存储,生物医学,材料学等领域。制备碳纳米管的主要方法有,化学气相沉积法(CVD)、激光蒸发法和电弧法,化学气相沉积法因其设备简单整个反应过程容易控制,成为目前研究最广泛的合成方法。碳纳米管的广泛应用为人们的生活提供便利的同时,我们也要考虑其潜在的生物学效应,及其可能带来的危害。本论文主要从三个方面着手,探究了碳纳米管的生物学效应:首先,我们研究了不同尺寸、不同分散剂中的碳纳米管对不同细胞系的毒性,碳纳米管对细胞活力的影响都有明显的时间依赖性和浓度剂量效应,随着孵育时间的增加和孵育浓度的加大,细胞活力都会大大降低。对于同一种细胞而言,在相同条件下,NM 401碳纳米管的毒性是最大的,这可能与其长度有关。而不同细胞系对相同类型的碳纳米管的耐受力差异很大,16HBEd-THP-1。另外分散剂的差异对细胞活力也有一些影响,但不是主要因素。该研究中探讨的细胞毒性影响因素为研究其他纳米材料的生物安全性提供的参考和借鉴。其次,我们针对NM 401碳纳米管这一毒性最大的碳管进行了进一步的研究,从分子学的角度探寻其产生细胞毒性的本质原因,我们发现NM 401碳纳米管能刺激人脐静脉血管内皮细胞(HUVECs)产生活性氧自由基(ROS),而且随着孵育时间和浓度的增加,细胞内产生的活性氧自由基水平与细胞毒性保持一致,细胞内ROS水平越高那么对细胞的毒性就越大。最后,研究了NM 401碳纳米管对人脐静脉血管内皮细胞(HUVECs)造成损伤后细胞功能的变化,随着活性氧自由基的产生细胞内与氧化应激有关的基因GPX-1表达大幅上调,粘附因子VCAM-1和ICAM-1的蛋白表达水平上调,在单核细胞趋化蛋白MCP-1的趋化作用下能够促进单核细胞(THP-1)向HUVECs粘附,有发生早期动脉粥样硬化的风险。为此我们又对其发生的机理进行研究,发现NF-KB信号通路被激活。本论文的研究工作为碳纳米管在生物医学领域的应用提供了很好的安全性评价依据。
【图文】：

颗粒物,人体,人体暴露,纳米产品

大学硕士研究生学位论文理学现象，然而对其具体机理不清；第二是大多数研究在高剂量，短时露下引发的毒性反应，虽然可用于突发事故的安全性评估，但不适用于含量低的纳米产品；第三是对实际工作场所研究的匮乏。当人体暴露粒物，可以通过不同方式进入人体（如图 1-1）[1]。

气管支气管,颗粒物,鼻咽部,肺泡

贵州师范大学硕士研究生学位论文菌、孢子、花粉等）和挥发性有机物。颗粒物成分与其来源有关，可以根据污染物组分与颗粒物组分对比，来判断颗粒的来源。一些颗粒物源自于污染物的直接排放，冶金企业排放 Fe、Mn 和相应的金属元素以及 S；汽车尾气中有 Pb、B和 Ba：燃料油排放 Ni、V、Pb 和 Na；煤和焦炭的灰粉中有地壳元素，及 As、Se 等；焚烧垃圾可排放 Zn、Sb 和 Cd 等。另一些则是由环境中的挥发性有机物硫氧化物、氮氧化物以及其它物质互相作用形成的细小颗粒物。大气污染物一旦被吸入人体，就会触发炎症相关的级联反应，，导致炎性细胞因子的产生和释放由于超细颗粒在肺部的高沉积效应，每次呼吸中超细颗粒物在肺中滞留的颗粒数比大颗粒要多得多。因此，颗粒越小沉积越多，呼吸越快沉积越多，长此以往会造成人体呼吸等功能损害。
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q2-33;TB383.1

【参考文献】