功能化金纳米颗粒的暗场成像计数识别及在胞吞胞吐监测中的应用
发布时间：2021-06-01 07:32
随着纳米技术的迅速发展,纳米材料的生物安全性能也成为了人们关注的重点。人们在生活环境中,不可避免地会接触各种纳米材料,纳米材料由于粒径处于宏观粒子与原子簇的过度区域,具有独特的理化性质及生物动力学行为,对人体存在着潜在的威害。因此对纳米材料与生物体之间相互作用的研究格外重要。本文通过暗场显微成像技术实时监测细胞对于金纳米粒子的胞吞及胞吐作用,并构建暗场成像自动化识别计数系统对细胞内金纳米粒子进行定量分析。同时通过对金纳米粒子的功能化修饰研究细胞内金纳米材料的聚集状态对细胞外排及细胞毒性的影响,得出以下主要结论:（1）通过采集到的暗场图片显示,纳米材料的表面修饰影响细胞的内吞,且细胞内呈现出大量聚集的金纳米粒子不易被外排至细胞外。（2）根据图像的特征,成功构建暗场成像自动化识别计数系统。此算法设定分为四个部分,包括色彩空间的转换、亮度阀值的设定、图像的分割以及色彩的分析。并用此系统对细胞内吞、外排金纳米粒子进行了定量分析。同时通过ICP-MS对细胞内吞、外排金纳米粒子进行定量检测。两种方法的检测结果呈现出高度一致。（3）对两种不同聚集状态的金纳米粒子进行了细胞活力、细胞凋亡以及ROS水平...
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
局部表面等离子体共振示意图
181.5.暗场显微技术当金纳米材料的尺寸在纳米量级时，常规的观测方法不易被观测到，在光照条件下，金纳米粒子的局部表面等离子共振效应，发生强烈的瑞利散射，使其可以在暗场显微镜下被观测到。暗场显微镜又称暗视野显微镜(樊春海等，2018；夏波等，2016；周昕等，2017)，在普通显微镜下直射光透过标本的时候，一部分光被吸收；另一部分光透射或折射，形成标本内部结构的真实投影。因此，在普通显微镜下所看到的是物体形态和结构。暗场显微镜是利用斜射照明法阻挡透过标本细节的直射光，以反射光和衍射光来观察样本，如图1-2所示，在暗场显微镜下从侧面照射到物体的光束，绕射或反射造成物体外形的侧影(CARENCOS,etal,2016)。因此，暗场显微镜下所看到的只是物体的轮廓或物体的运动。暗场显微镜的聚光器和普通显微镜镜是不同的，在暗场显微镜中装有一个使光线不能直接通过的中央遮暗的聚光器，光线只能从聚光器四周和没有被遮暗的地方斜射到样本上。光线因斜射而没有进入物镜所以视野是暗的，只有标本反射和衍射的光线才能进入物镜，所以物体的边缘是亮的。普通显微镜下可以看到450nm的细节，而暗场显微镜下能看到4-200nm的极微小物体。而且，金纳米颗粒的粒径不同，在暗场显微镜下还会显现出不同的颜色，在传感等领域(陈钰等，2012；李颖等，2012；屠闻文等，2011；杨涛等，2017；云雯等，2013；张钊等，2020,冯兆斌，2013；于晓梅等，2018)中具有巨大前景(ALODHAYBA,etal,2020;BAGGAK,etal,2016;BOGUER,2014;KANGYR,etal,2010)。图1-2暗场显微镜工作原理Fig.1-2Workingprincipleofdarkfieldmicroscope在最近的研究中，通过设计磁珠-金纳米粒子杂交探针，利用暗场显微镜检测T4多核苷酸激酶（T4PNK）的活性，检测限低至0.0058U/mL。在另一项
第四章基于暗场显微成像观测纳米颗粒的胞吞及胞吐29图3-1：a).40nm金纳米粒子透射电子显微镜表征；b.)SH-R36-AuNPs透射电子显微镜表征；c.)SH-R36P-AuNPs透射电子显微镜表征。Fig.3-1a.)Transmissionelectronmicroscopycharacterizationof40nmgoldnanoparticles;b.)TransmissionelectronmicroscopycharacterizationofSH-R36-AuNPs;c.)TransmissionelectronmicroscopycharacterizationofSH-R36P-AuNPs.a.b.
【参考文献】：
期刊论文
[1]无机纳米材料在神经胶质瘤诊疗中的应用与特点[J]. 兰颖,邓桥妹,刘斯佳. 中国生物化学与分子生物学报. 2020(06)
[2]基于磁性材料的适配体传感器在赭曲霉毒素超灵敏检测中的研究进展[J]. 蔡小霞,苑静,林童,郭徐静,熊勇华,吴科盛,郭亮. 食品与发酵工业. 2020(11)
[3]微悬臂梁传感器在气体检测方面的应用[J]. 张钊,梅永松,张毅,滕艳华. 科技风. 2020(09)
[4]Rapid ultrasensitive monitoring the single-particle surface-enhanced Raman scattering （SERS） using a dark-field microspectroscopy assisted system[J]. Shaochuang Liu,Yilun Ying,Yitao Long. Chinese Chemical Letters. 2020(02)
[5]二维金属或共价有机骨架材料的制备及其化学与生物传感应用[J]. 杨涛,崔亚男,陈怀银,李伟华. 化学学报. 2017(04)
[6]PC12 cell integrated biosensing neuron devices for evaluating neuronal exocytosis function upon silver nanoparticles exposure[J]. Pratikkumar Shah,Qiaoli Yue,Xuena Zhu,Fangcheng Xu,Huai-Sheng Wang,Chen-Zhong Li. Science China（Chemistry）. 2015(10)
[7]分析人造纳米材料的环境风险[J]. 周春燕. 资源节约与环保. 2015(07)
[8]基于核酸适配体的生物传感技术在食品安全领域中的研究进展[J]. 云雯,陈世奇,马丽,朱永红,屠大伟,赵博. 食品工业科技. 2013(14)
[9]原子转移自由基聚合在生物传感中的应用[J]. 李颖,吴亚锋,袁亮,刘松琴. 分析化学. 2012(12)
[10]基于石墨烯及其衍生物的生物传感系统[J]. 陈钰,王捷,刘仲明. 分析化学. 2012(11)
博士论文
[1]低维纳米材料与生物膜耦合力学行为连续体建模与分析[D]. 汤华远.大连理工大学 2019
[2]功能化纳米钻石药物体系的构建及其在肿瘤诊疗中的研究[D]. 李林.山西大学 2017
[3]纳米材料细胞摄取和胞内运输的成像学研究[D]. 胡兴杰.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2017
[4]几种生物相容性良好的无机纳米载药体系的构建及其在抗肿瘤方面的应用[D]. 葛昆.河北大学 2017
[5]纳米粒子跨膜运输动力学机理研究[D]. 李晔.北京化工大学 2015
[6]金纳米颗粒与细胞相互作用的暗场显微研究[D]. 刘蒙蒙.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2015
[7]纳米材料尺寸依赖的生物学效应及应用研究[D]. 张欢.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2014
[8]微悬臂梁力学传感器的振动激发研究及在材料学中的应用探索[D]. 冯兆斌.山东大学 2013
[9]高分子纳米材料作为核酸和药物载体用于肿瘤治疗的研究[D]. 胡青莲.浙江大学 2013
[10]生物膜—膜蛋白相互作用及纳米粒子跨膜输运的粗粒化模拟研究[D]. 岳同涛.北京化工大学 2012
硕士论文
[1]不同尺寸的超顺磁Fe3O4纳米颗粒胞吐机制研究[D]. 徐世鑫.西北大学 2018
[2]激光拉曼光谱系统下实时、非标记监测胰岛β细胞胞吐活动的研究[D]. 罗瑞琼.广西医科大学 2016
[3]磁性纳米粒子的内吞及其对细胞取向及迁移行为的调制作用研究[D]. 贾珍基.苏州大学 2016
[4]黑素细胞胞吐方式的直观证据研究[D]. 张园园.山西医科大学 2016
[5]纳米材料的物理化学性质对细胞摄取、内吞机制及生物安全性影响的研究[D]. 于彩桐.苏州大学 2015
[6]AMPK,CaMKⅡ和PKC在钙信号调节骨骼肌细胞GLUT4胞吞和胞吐机制中的作用[D]. 李青.天津医科大学 2014
[7]仿生修饰金纳米杆用于癌细胞选择性内吞的研究[D]. 周文波.浙江大学 2010
本文编号：3209952
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
局部表面等离子体共振示意图
181.5.暗场显微技术当金纳米材料的尺寸在纳米量级时，常规的观测方法不易被观测到，在光照条件下，金纳米粒子的局部表面等离子共振效应，发生强烈的瑞利散射，使其可以在暗场显微镜下被观测到。暗场显微镜又称暗视野显微镜(樊春海等，2018；夏波等，2016；周昕等，2017)，在普通显微镜下直射光透过标本的时候，一部分光被吸收；另一部分光透射或折射，形成标本内部结构的真实投影。因此，在普通显微镜下所看到的是物体形态和结构。暗场显微镜是利用斜射照明法阻挡透过标本细节的直射光，以反射光和衍射光来观察样本，如图1-2所示，在暗场显微镜下从侧面照射到物体的光束，绕射或反射造成物体外形的侧影(CARENCOS,etal,2016)。因此，暗场显微镜下所看到的只是物体的轮廓或物体的运动。暗场显微镜的聚光器和普通显微镜镜是不同的，在暗场显微镜中装有一个使光线不能直接通过的中央遮暗的聚光器，光线只能从聚光器四周和没有被遮暗的地方斜射到样本上。光线因斜射而没有进入物镜所以视野是暗的，只有标本反射和衍射的光线才能进入物镜，所以物体的边缘是亮的。普通显微镜下可以看到450nm的细节，而暗场显微镜下能看到4-200nm的极微小物体。而且，金纳米颗粒的粒径不同，在暗场显微镜下还会显现出不同的颜色，在传感等领域(陈钰等，2012；李颖等，2012；屠闻文等，2011；杨涛等，2017；云雯等，2013；张钊等，2020,冯兆斌，2013；于晓梅等，2018)中具有巨大前景(ALODHAYBA,etal,2020;BAGGAK,etal,2016;BOGUER,2014;KANGYR,etal,2010)。图1-2暗场显微镜工作原理Fig.1-2Workingprincipleofdarkfieldmicroscope在最近的研究中，通过设计磁珠-金纳米粒子杂交探针，利用暗场显微镜检测T4多核苷酸激酶（T4PNK）的活性，检测限低至0.0058U/mL。在另一项
第四章基于暗场显微成像观测纳米颗粒的胞吞及胞吐29图3-1：a).40nm金纳米粒子透射电子显微镜表征；b.)SH-R36-AuNPs透射电子显微镜表征；c.)SH-R36P-AuNPs透射电子显微镜表征。Fig.3-1a.)Transmissionelectronmicroscopycharacterizationof40nmgoldnanoparticles;b.)TransmissionelectronmicroscopycharacterizationofSH-R36-AuNPs;c.)TransmissionelectronmicroscopycharacterizationofSH-R36P-AuNPs.a.b.
【参考文献】：
期刊论文
[1]无机纳米材料在神经胶质瘤诊疗中的应用与特点[J]. 兰颖,邓桥妹,刘斯佳. 中国生物化学与分子生物学报. 2020(06)
[2]基于磁性材料的适配体传感器在赭曲霉毒素超灵敏检测中的研究进展[J]. 蔡小霞,苑静,林童,郭徐静,熊勇华,吴科盛,郭亮. 食品与发酵工业. 2020(11)
[3]微悬臂梁传感器在气体检测方面的应用[J]. 张钊,梅永松,张毅,滕艳华. 科技风. 2020(09)
[4]Rapid ultrasensitive monitoring the single-particle surface-enhanced Raman scattering （SERS） using a dark-field microspectroscopy assisted system[J]. Shaochuang Liu,Yilun Ying,Yitao Long. Chinese Chemical Letters. 2020(02)
[5]二维金属或共价有机骨架材料的制备及其化学与生物传感应用[J]. 杨涛,崔亚男,陈怀银,李伟华. 化学学报. 2017(04)
[6]PC12 cell integrated biosensing neuron devices for evaluating neuronal exocytosis function upon silver nanoparticles exposure[J]. Pratikkumar Shah,Qiaoli Yue,Xuena Zhu,Fangcheng Xu,Huai-Sheng Wang,Chen-Zhong Li. Science China（Chemistry）. 2015(10)
[7]分析人造纳米材料的环境风险[J]. 周春燕. 资源节约与环保. 2015(07)
[8]基于核酸适配体的生物传感技术在食品安全领域中的研究进展[J]. 云雯,陈世奇,马丽,朱永红,屠大伟,赵博. 食品工业科技. 2013(14)
[9]原子转移自由基聚合在生物传感中的应用[J]. 李颖,吴亚锋,袁亮,刘松琴. 分析化学. 2012(12)
[10]基于石墨烯及其衍生物的生物传感系统[J]. 陈钰,王捷,刘仲明. 分析化学. 2012(11)
博士论文
[1]低维纳米材料与生物膜耦合力学行为连续体建模与分析[D]. 汤华远.大连理工大学 2019
[2]功能化纳米钻石药物体系的构建及其在肿瘤诊疗中的研究[D]. 李林.山西大学 2017
[3]纳米材料细胞摄取和胞内运输的成像学研究[D]. 胡兴杰.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2017
[4]几种生物相容性良好的无机纳米载药体系的构建及其在抗肿瘤方面的应用[D]. 葛昆.河北大学 2017
[5]纳米粒子跨膜运输动力学机理研究[D]. 李晔.北京化工大学 2015
[6]金纳米颗粒与细胞相互作用的暗场显微研究[D]. 刘蒙蒙.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2015
[7]纳米材料尺寸依赖的生物学效应及应用研究[D]. 张欢.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2014
[8]微悬臂梁力学传感器的振动激发研究及在材料学中的应用探索[D]. 冯兆斌.山东大学 2013
[9]高分子纳米材料作为核酸和药物载体用于肿瘤治疗的研究[D]. 胡青莲.浙江大学 2013
[10]生物膜—膜蛋白相互作用及纳米粒子跨膜输运的粗粒化模拟研究[D]. 岳同涛.北京化工大学 2012
硕士论文
[1]不同尺寸的超顺磁Fe3O4纳米颗粒胞吐机制研究[D]. 徐世鑫.西北大学 2018
[2]激光拉曼光谱系统下实时、非标记监测胰岛β细胞胞吐活动的研究[D]. 罗瑞琼.广西医科大学 2016
[3]磁性纳米粒子的内吞及其对细胞取向及迁移行为的调制作用研究[D]. 贾珍基.苏州大学 2016
[4]黑素细胞胞吐方式的直观证据研究[D]. 张园园.山西医科大学 2016
[5]纳米材料的物理化学性质对细胞摄取、内吞机制及生物安全性影响的研究[D]. 于彩桐.苏州大学 2015
[6]AMPK,CaMKⅡ和PKC在钙信号调节骨骼肌细胞GLUT4胞吞和胞吐机制中的作用[D]. 李青.天津医科大学 2014
[7]仿生修饰金纳米杆用于癌细胞选择性内吞的研究[D]. 周文波.浙江大学 2010
本文编号：3209952
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