碲化镉量子点对溶菌酶，DNA以及肝细胞的毒性作用机理研究

发布时间：2020-02-19 14:20

【摘要】：近年来,纳米材料(如碳纳米管、金纳米粒子和量子点等)被广泛用于生物标记、细胞成像和肿瘤治疗等重要的生物医学领域。作为一种重要的纳米材料,量子点(Quantum dots,QDs)具有很多独特的光学和电子学性质,包括高荧光量子产率、窄而对称的发射光谱和优良的抗光性能。正是这些优异的光物理性质使得量子点在生物医学等领域中具有广泛的应用前景。量子点是粒径在2 nm到100 nm之间的半导体纳米晶体,这种纳米粒径很容易进入人体的组织和细胞中。随着量子点的不断发展和广泛应用,纳米粒子对人体健康的潜在危害也引起了人们的关注。量子点的毒性受到其物理化学性质(粒径大小、电荷、表面涂层材料等)和环境等因素的影响。研究表明含镉量子点可以进入体内并在肝脏等靶器官中蓄积,所以有必要深入研究量子点的毒性效应。我们选取三种不同粒径的NAC-CdTe量子点为研究对象,以溶菌酶(lysozyme)为靶分子,结合量子点分子毒性效应与机理,探究粒径大小对量子点毒性作用的影响。同时,我们选取鲱鱼精子DNA(hsDNA)和小鼠原代肝细胞为靶物质,分别从分子水平和细胞水平两个层面上研究了 NAC-CdTe量子点引发DNA损伤的机理。研究内容分为以下方面:第一部分:"一锅法"用来合成NAC包被的CdTe量子点,同时控制回流时间制得粒径不同的量子点,然后对该量子点进行纯化、表征。第二部分:采用微量热技术,溶菌酶活性实验以及多种光谱法等实验方法,系统研究了 NAC-CdTe量子点对lysozyme的毒性作用与其粒径大小的规律。多光谱实验显示三种粒径的NAC-CdTe量子点均能引起lysozyme的强荧光猝灭,使溶菌酶的二级结构和色氨酸残基的微环境发生改变。从ITC和酶活性结果可知,NAC-CdTe量子点以疏水作用力与lysozyme自发的结合,形成的QDs-lysozyme复合物抑制了溶菌酶的活性。通过实验证明了 NAC-CdTe量子点的毒性效应与其粒径大小之间存在相互关系,即NAC-CdTe量子点粒径越大,对溶菌酶结构和功能的影响也越大。第三部分:通过紫外-可见吸收光谱、ITC、荧光光谱、荧光寿命、盐效应以及圆二色谱等实验方法和手段,探究了 NAC-CdTe量子点对hsDNA的毒性作用机制。研究表明DNA能够引起NAC-CdTe量子点内源荧光的动态猝灭,且DNA的浓度越大,猝灭作用越强烈。盐效应,ITC以及圆二色谱实验证明了 NAC-CdTe量子点通过疏水作用力与DNA发生嵌插结合。第四部分:通过CCK-8实验、细胞凋亡测定及细胞ROS 水平测定等较系统的研究了 NAC-CdTe量子点的细胞毒性。(1)通过CCK-8实验研究了 NAC-CdTe量子点的细胞毒性,并且评价了 NAC-CdTe量子点对小鼠肝细胞活力的毒性作用。实验结果显示,随着NAC-CdTe量子点暴露剂量的增大,小鼠原代肝活力呈现明显下降,即NAC-CdTe量子点对小鼠肝细胞的毒性存在剂量-效应关系。(2)ROS测定实验结果显示,随着NAC-CdTe量子点浓度的增大,小鼠肝细胞内活性氧物质ROS不断增加,引起小鼠体内氧化应激效应。(3)细胞凋亡结果表明,NAC-CdTe量子点可以诱导小鼠肝细胞凋亡。从以上细胞实验结果,我们推断DNA损伤可能是由于NAC-CdTe量子点诱发细胞产生氧化应激效应,导致活性氧ROS增加,破坏细胞内氧化还原平衡,最终诱发了 DNA的损伤。本文从细胞以及分子两个层面上评价和阐明了 NAC-CdTe量子点的毒性效应及机理。通过探讨量子点对溶菌酶、DNA和肝细胞的毒性作用规律,为更好地认识和评估镉系量子点毒性提供了基础数据。通过研究和分析量子点粒径大小与量子点毒性的相关性,为合理利用并降低量子点的毒性影响提供了科学依据。
【图文】：

图１邋ＷＳＴ－８反应原理图逡逑

碲化镉量子点对溶菌酶，，DNA以及肝细胞的毒性作用机理研究

图１邋（Ａ）不同回流时间条件下ＮＡＣ－ＣｄＴｅ邋ＱＤｓ的焚光光谱逡逑（Ｂ）ＮＡＣ－ＣｄＴｅＤｓ
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X171.5

【参考文献】