利用RTCA等技术评价纳米氧化锌的生物安全性

发布时间：2017-08-18 14:44

  本文关键词：利用RTCA等技术评价纳米氧化锌的生物安全性

  更多相关文章： 纳米氧化锌 RTCA 细胞毒性 氧化应激 细胞周期 细胞凋亡

【摘要】：随着纳米氧化锌在化工、光电、橡胶、陶瓷、玻璃、印染、化妆品、生物医学等诸多领域的广泛使用,其生物安全性备受关注。环境中的纳米氧化锌可以通过呼吸等途径侵入人体,引起呼吸系统的生物学效应,而呼吸系统受损将使纳米颗粒经气血屏障以及心血管系统侵入其他组织器官的机率显著增加。深入研究纳米氧化锌的生物学效应及安全性具有重要的科学价值和社会意义。本论文以人肺泡II型上皮细胞A549、人正常肺上皮细胞BEAS-2B、人非小细胞肺癌细胞H1975及HCC827作为研究模型,采用细胞形态学观察、RTCA实时无标记细胞分析技术、WST-1等实验技术,研究纳米氧化锌对上述多种呼吸系统来源正常及肿瘤细胞系的体外生物学效应。同时,采用RTCA实时心肌细胞分析技术,探索纳米氧化锌对原代乳鼠心肌细胞的毒性作用,以及对心肌细胞跳动的影响。此外,论文通过检测细胞内活性氧自由基(ROS)水平、乳酸脱氢酶(LDH)水平、细胞周期变化及细胞凋亡的诱导情况,探讨纳米氧化锌的体外生物学效应的作用机制。论文研究发现在12.5 μg/ml～100 μg/ml浓度范围内,纳米氧化锌对上述呼吸系统正常及肿瘤细胞系均存在剂量依赖性的毒性作用。同时,论文研究结果证实在12.5μg/ml～100 μg/ml浓度范围内,纳米氧化锌对原代乳鼠心肌细胞活力、跳动幅度及频率均有不同程度的影响,其毒性作用的可逆性与纳米氧化锌浓度及作用时间长短有关。初步的机制研究表明12.5 μg/ml及以上浓度的纳米氧化锌可导致BEAS-2B人正常肺上皮细胞和H9C2大鼠心肌细胞内ROS产生大量增加,50 μg/ml及以上浓度的纳米氧化锌可导致A549细胞内ROS大量增加。当细胞膜受到损伤破裂时,大量的LDH从胞内释放到胞外培养基中,在浓度大于25 μg/ml的纳米氧化锌作用下,A549、BEAS-2B和H9C2三种细胞均在胞外培养基检出大量的LDH。证实纳米氧化锌的毒性作用与氧化应激效应有密切联系。PI单染及AnnexinV/PI双染流式分析实验表明,纳米氧化锌作用24hr后,A549、BEAS-2B、H9C2三种细胞系的细胞周期分布发生了变化,并均观察到细胞凋亡。随着纳米氧化锌浓度的增加,G0/G1期细胞比例显著减少,G2/M期细胞比例显著增加,细胞凋亡也呈增加趋势。上述研究成果为深入研究和评价纳米氧化锌的毒性及生物安全性提供了重要的实验依据。同时,本论文研究证实纳米氧化锌材料对RTCA电极的影响极其轻微,RTCA分析系统对研究纳米氧化锌材料的生物学效应具有良好的灵敏性、预测性,并具有实时数据采集、检测周期长短可调、检测功能多样化等特性,提示RTCA技术为纳米材料的生物学效应及毒理学等研究提供了理想、便捷的检测方法,也进一步拓宽了RTCA技术的应用范围。
【关键词】：纳米氧化锌 RTCA 细胞毒性 氧化应激 细胞周期 细胞凋亡
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08;O614.241;TB383.1
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 纳米技术和纳米材料的概念12
• 1.2 纳米材料的生物安全性12-13
• 1.3 纳米氧化锌的应用与生物安全性研究进展13-17
• 1.3.1 纳米氧化锌的应用14-15
• 1.3.2 纳米氧化锌的生物安全性研究进展15-17
• 1.4 RTCA技术简介17-24
• 1.4.1 分析参数的定义21-23
• 1.4.2 心肌细胞模型中参数和数据分析方法23-24
• 1.5 本论文的研究目的、研究内容及研究思路24-26
• 1.5.1 本论文的研究目的24
• 1.5.2 本论文的研究内容及研究思路24-26
• 第二章 纳米氧化锌对呼吸系统正常和肿瘤细胞的生物学效应研究26-50
• 2.1 前言26
• 2.2 实验材料26-27
• 2.2.1 细胞株26
• 2.2.2 主要试剂26-27
• 2.2.3 主要仪器27
• 2.3 实验方法27-32
• 2.3.1 细胞培养27-28
• 2.3.2 利用RTCA技术检测纳米氧化锌对细胞增殖的作用28-31
• 2.3.3 WST-1检测纳米氧化锌对细胞生长及增殖的作用31-32
• 2.3.4 形态学观察纳米氧化锌对细胞生长及增殖的作用32
• 2.4 实验结果32-48
• 2.4.1 纳米氧化锌对RTCA电极的影响实验结果32-33
• 2.4.2 纳米氧化锌RTCA毒理模型实验条件的确定33-35
• 2.4.3 纳米氧化锌的细胞毒性检测结果35-48
• 2.5 讨论48-50
• 第三章 纳米氧化锌对心肌细胞的生物学效应研究50-65
• 3.1 前言50
• 3.2 实验材料50-51
• 3.2.1 细胞株50
• 3.2.2 主要试剂50-51
• 3.2.3 主要仪器51
• 3.3 实验方法51-54
• 3.3.1 原代乳鼠心肌细胞分离51-52
• 3.3.2 RTCA系统测试52-53
• 3.3.3 换液53
• 3.3.4 药物配制和加药53
• 3.3.5 形态学观察53-54
• 3.4 实验结果54-64
• 3.4.1 正常原代乳鼠心肌细胞(未加药物组)增殖及跳动情况54-56
• 3.4.2 纳米氧化锌对原代乳鼠心肌细胞的作用56-63
• 3.4.3 形态学观察63-64
• 3.5 讨论64-65
• 第四章 纳米氧化锌对呼吸系统细胞和心肌细胞的作用机制研究65-82
• 4.1 前言65-66
• 4.2 实验材料66-67
• 4.2.1 细胞株66
• 4.2.2 主要试剂66-67
• 4.2.3 主要仪器67
• 4.3 实验方法67-69
• 4.3.1 细胞培养67
• 4.3.2 乳酸脱氢酶LDH释放水平测定67-68
• 4.3.3 超氧化物歧化酶ROS水平测定68
• 4.3.4 细胞周期检测68
• 4.3.5 细胞凋亡检测68-69
• 4.4 实验结果69-80
• 4.4.1 乳酸脱氢酶LDH释放69-70
• 4.4.2 超氧化物歧化酶ROS含量测定70-72
• 4.4.3 细胞周期检测结果72-76
• 4.4.4 细胞凋亡检测结果76-80
• 4.5 讨论80-82
• 第五章 结论82-85
• 参考文献85-89
• 作者简介89

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