筛选细胞小分子代谢物作为表面修饰调控纳米银生物兼容性和功能性的研究

发布时间：2021-10-13 18:13

　　目前,纳米材料由于优越的理化性质得到广泛的应用和关注,伴随而来的是其对环境及人体健康的威胁。在超过2000件纳米商品中,有一半是被广泛应用于抗菌领域的纳米银,这使得其应用被限制。因此,很多提升纳米银生物兼容性的方法被提出,如对其形状、尺寸和表面修饰的调节等。然而,由于材料的物理化学性质的改变,其生物兼容性的提升往往伴随着性能的降低。基于此,本研究提出从细胞中筛选小分子代谢物对纳米材料进行表面修饰,从而在不改变原有功能的前提下降低其生物毒性。首先,将人正常肝细胞（LO₂）暴露于纳米银,利用多种代谢组学分析手段（火山图包括样本t检验和差异倍数分析、偏最小二乘法判别分析及基因芯片显著性分析）分析细胞代谢物变化。将不同浓度的下调代谢物重新添加到细胞培养基后,结合细胞毒理学试验（包括细胞存活率、氧化应激程度和细胞凋亡）进一步筛选具有降低纳米银毒性作用的生物小分子。小分子代谢物作为表面修饰物对纳米银毒性和抗菌性的调控也被进一步探究。主要研究结果如下:（1）六种代谢物被筛选出来,分别是L型天冬氨酸、L型苹果酸、肌醇、D型山梨糖醇、柠檬酸和L型半胱氨酸。除L型半胱氨酸是上调代谢物... 

【文章来源】：南开大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

纳米材料对环境和健康的潜在威胁

图 1.2 纳米银的主要人体暴露途径Figure 1.2 Exposure pathways of nanosilver towards human beings.纳米材料相似，纳米银进入生物体内的方式包括吸入（鞋喷雾）、摄食（食物包装、纳米药剂）、皮肤接触（绷带、化妆品、米载药、纳米成像）[27, 40, 41]，详见图 1-2。略不同于其他纳米纳米银的更多应用集中于医疗，因此，纳米银常常主动性暴露具有潜在威胁却因其不可替代性而无法停止使用[42]。进入体通过血液传递到各组织器官。已有研究表明，纳米银具有穿透障的能力，证明其具神经毒性和传代毒性的潜在危害[43]。关于机制主要有两种，纳米银在体内迁移时银离子的直接释放及积后的长期离子释放效应（类特洛伊木马效应）[44]。无论是哪的释放都是纳米银产生生物毒性的一个主要原因。释放的银离化的纳米银表层[45, 46]。银离子在短时间内会吸附在纳米银表

表面修饰能直接改变纳米材料表面电荷密度和电荷性质。一般来荷密度会促使细胞吞噬作用的进行且导致强细胞毒性[16]。细胞膜的损同表面电荷密度成正比关系[95,96]。除了电荷密度外，电荷的正负性也有。经过比对中性、两性、正电性和负电性四种不同表面电荷性质后，发荷成中性的纳米材料免疫反应和细胞毒性较低，而表面电荷为正电的毒性[97,98]。从材料和细胞表面接触角度分析，正电荷的材料更易于直接表面的细胞膜，因而产生高细胞毒性[99]。研究发现同其他表面电荷的纳，表面为正电修饰的纳米银诱发了更多的细胞毒性、基因毒性和致突变，只有表面正电的纳米银能够在细胞核和线粒体中被发现[100]。值得注如果表面电荷密度足够大时，表面电荷性质对于生物毒性的影响可以被谈及利于降解的表面修饰，有研究发现被脂质体包裹的金纳米颗粒 14酶解为小粒子并从生物主要器官完全清除[72]。尽管关于对纳米材料进行表面修饰进而提升其生物兼容性的方法已经用，大多数方法均是基于经验的，对于表面修饰物质的筛选并无统一标，建立某种修饰物质标准筛选方法会便于构建强生物兼容性纳米材料。


本文编号：3435168