表面性质连续变化的金纳米系列对巨噬细胞TNF-α分泌影响的初步研究

发布时间：2017-09-30 00:27

  本文关键词：表面性质连续变化的金纳米系列对巨噬细胞TNF-α分泌影响的初步研究

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【摘要】：近些年来,纳米材料因其具有不同于宏观物质的特殊性能(光电效应、表面效应、小尺寸效应等)被广泛应用于医药学领域,特别是靶向定位给药、纳米药物控释系统、微创医学以及基因治疗等方面。除此之外,在日常生活中,人们也经常接触到包含纳米材料的物质。通常纳米材料会通过呼吸、口服、粘膜、注射等暴露方式进入体内,之后作为外来异物被免疫系统识别、被吞噬细胞摄入,并在体内与免疫系统的不同组成部分相互作用,使得免疫系统的各个组成部分产生不可预期的响应,从而干扰研究者已经对纳米材料的设定好的功能。例如,当纳米材料被用作靶向定位给药时,则不希望因为纳米材料而引发意料之外的免疫响应,对患者产生不利影响。加之免疫系统是人体维持自身稳态、抵御外来病原体入侵的十分重要的防御系统,纳米材料对系统的作用机理是其安全性评价和扩大应用领域的重要考虑因素。于是,许多研究者将目光转向了纳米颗粒与免疫系统的相互作用这一课题,并进行了广泛研究。但是,虽然有研究证实不同表面性质的纳米材料会对人体免疫系统产生一定影响,从而引发多层次的免疫反应,然而这些纳米材料在多个物理化学性质方面都有所不同,相关变量并不是单一的,于是无法得到单独某种性质与纳米材料所引起的免疫响应之间的关系。巨噬细胞是免疫系统重要的组成部分之一,与体液组成第二道免疫防线。巨噬细胞不仅参与固有免疫,也在适应性免疫中作为抗原递呈细胞防御外来病原体。金纳米颗粒在各类纳米材料中,具备较优秀的生物相容性,光电特性等,广泛应用于生物医药领域,并且表面容易通过不同的共价键来进行修饰。于是,本论文选取巨噬细胞作为免疫系统的代表组成成分,金纳米颗粒作为纳米材料的代表来进一步探讨纳米材料的表面物理化学性质与其免疫响应的构效关系。本论文的创新点在于将纳米材料的表面物理化学性质细分为表面电荷密度、亲疏水性、π-π共轭和空间位阻,通过对金纳米颗粒表面上载不同的配体量,合成四种表面单一性质连续变化的金纳米系列。即,表面电荷密度连续变化、亲疏水性连续变化、π-π共轭连续变化、空间位阻连续变化的金纳米系列,以此为平台通过酶联免疫吸附测定方法高度系统化的探究不同表面物理化学性质的金纳米材料的对巨噬细胞TNF-α细胞因子的分泌作用。实验发现,表面电荷密度连续变化的金纳米系列所引起的TNF-α与对照组基本一致,而亲疏水性、π-π共轭和空间位阻连续变化的金纳米系列所引起的TNF-α则略低于对照组。但利用ONE WAY ANOVA分析方法分析所得到的数据发现,表面电荷密度、π-π共轭和空间位阻性质对巨噬细胞TNF-α细胞因子的分泌基本没有影响；巨噬细胞TNF-α细胞因子的分泌是随着疏水性的增加而增加,疏水的金纳米材料比亲水的纳米材料会引起更高的TNF-α水平。巨噬细胞对疏水性的金纳米材料的摄入量高于亲水性的金纳米材料。当金纳米材料被巨噬细胞吞噬后,有可能激活NF-κB、MAPK等信号通路,引发炎症反应,从而增加TNF-α细胞因子的分泌量。由此推测,疏水性的金纳米材料会比亲水性的金纳米材料引发更高的TNF-α细胞因子水平,是由于其较高的细胞摄入量在更大程度上激活了NF-κB信号通路。本课题的结果在揭示金纳米材料的潜在免疫毒性、调控其组织与细胞相容性等方面有重要意义,为对纳米-生物的相互作用进行更优化的调控奠定了基础,同时对于设计金纳米材料的生物医药与环境应用等方面也具有一定的指导价值。
【关键词】：金纳米系列 巨噬细胞 肿瘤坏死因子
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O614.123;TB383.1
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 符号说明14-15
• 第一章 绪论15-27
• 1.1 引言15-16
• 1.2 免疫系统与巨噬细胞16-19
• 1.2.1 免疫系统17-18
• 1.2.2 巨噬细胞18-19
• 1.3 纳米材料的炎性效应19-20
• 1.4 影响巨噬细胞炎性反应的纳米材料的表面物理化学性质20-24
• 1.4.1 纳米粒子尺寸的影响21-22
• 1.4.2 纳米粒子的形状的影响22-23
• 1.4.3 纳米粒子表面性质的影响23
• 1.4.3.1 电荷23
• 1.4.3.2 亲疏水性23
• 1.4.4 纳米粒子的组成和表面修饰的影响23-24
• 1.5 金纳米简介24
• 1.6 本研究工作的意义和前景24-27
• 第二章 表面性质连续变化金纳米系列的合成与表征27-51
• 2.1 引言27-29
• 2.2 实验试剂和仪器29
• 2.2.1 实验试剂29
• 2.2.2 实验仪器29
• 2.3 表面性质连续变化金纳米系列的合成29-34
• 2.4 表面性质连续变化金纳米系列的表征34-37
• 2.4.1 金纳米系列浓度的确定34-35
• 2.4.2 金纳米系列的形貌与尺寸35
• 2.4.3 金纳米系列的粒径分布35-36
• 2.4.4 金纳米系列的Zeta电位36
• 2.4.5 金纳米系列的脂水分配系数logP36-37
• 2.5 结果与讨论37-50
• 2.5.1 表面性质连续变化金纳米系列的表征37-50
• 2.5.1.1 金纳米系列的尺寸及形貌分析37-40
• 2.5.1.2 金纳米系列的脂水分配系数logP分析40-42
• 2.5.1.3 金纳米系列的粒径分布分析与Zeta电位分析42-50
• 2.6 结论50-51
• 第三章 表面单一性质连续变化的金纳米系列对巨噬细胞TNF-α因子的影响的初步研究51-71
• 3.1 引言51-53
• 3.2 实验试剂与仪器53-54
• 3.2.1 实验试剂53
• 3.2.2 实验仪器53-54
• 3.3 实验方法54-58
• 3.3.1 细胞培养54
• 3.3.2 巨噬细胞模型的建立54
• 3.3.3 纳米材料的分散54-55
• 3.3.4 细胞毒性试验55-56
• 3.3.5 不同表面化学性质的金纳米系列对巨噬细胞TNF-α因子的影响56-57
• 3.3.6 细胞摄取实验57-58
• 3.4 结果与讨论58-70
• 3.4.1 表面单一性质连续变化的金纳米系列简述58-62
• 3.4.2 金纳米系列对细胞毒性的研究62-64
• 3.4.3 金纳米系列的表面化学性质对巨噬细胞TNF-α因子的影响64-69
• 3.4.3.1 金纳米系列表面单一连续变化的化学性质对巨噬细胞TNF-α因子的影响64-68
• 3.4.3.2 金纳米系列表面不同的性质对巨噬细胞TNF-α因子的影响的比较68-69
• 3.4.4 表面亲疏水性质连续变化的金纳米系列的细胞摄入69-70
• 3.5 结论70-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-79
• 硕士期间发表论文79-81
• 学位论文评阅及答辩情况表81

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