水溶性CdSe/ZnS量子点的生物毒性效应及其引起细胞氧化损伤机制研究
发布时间：2022-02-19 22:23
随着纳米技术在过去几十年的迅速发展,纳米材料已广泛应用于能源、环境、电子和生物医学等领域。量子点（Quantum dots）作为一种功能化的纳米材料已被视为一种新型荧光探针,并广泛应用于生物传感、生物成像、药物输送和癌症诊断等方面。然而,量子点最终可能会进入环境,在风化过程中,残留的量子点可能释放出有毒金属离子进入环境,对真菌、细菌、大型无脊椎动物、甚至人类可能造成一定的影响。因此,了解量子点的迁移和转化机制对量子点在诊断、治疗和成像等生物医学和生物应用中的毒性评价是至关重要的。然而,由于量子点固有的物理化学性质、环境条件和分析方法的复杂性,目前报道的研究很难评估量子点的总体环境影响。量子点的合成方法和表面修饰将大大影响其物理化学性质及量子点与细胞膜的相互作用以及随后在细胞中的摄取。同时,量子点的系统性细胞毒性评估也是实际生物和生物医学应用中所必需的。本课题针对上述问题,系统地研究了水溶性CdSe/ZnS量子点的生物毒性效应及其引起细胞氧化损伤机制,具体研究工作及成果包括以下5个部分的内容:第1部分为水溶性CdSe/ZnS量子点在黄孢原毛平革菌体内的摄取及累积研究。为了探索水溶性CdS...
【文章来源】：湖南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 镉系量子点的合成和特征
1.1.1 镉系量子点的合成
1.1.2 镉系量子点的特征
1.2 镉系量子点的表面修饰
1.2.1 无机表面修饰
1.2.2 有机表面修饰
1.3 量子点的应用
1.3.1 量子点应用于生物传感
1.3.2 量子点应用于生物成像
1.3.3 量子点应用于生物医学
1.4 环境因素对量子点在环境中迁移转化的影响
1.4.1 光
1.4.2 酸碱度
1.4.3 溶解氧
1.4.4 离子强度
1.4.5 天然有机质
1.4.6 胞外高聚物
1.5 量子点的生物毒性研究
1.5.1 颗粒尺寸的影响
1.5.2 表面壳层的影响
1.5.3 光分解氧化的影响
1.5.4 表面电荷、浓度和暴露时间的影响
1.6 本文构思
1.6.1 课题研究背景和意义
1.6.2 研究内容
第2章 水溶性CdSe/ZnS量子点在黄孢原毛平革菌体内的摄取及累积
2.1 前言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.2.3 黄孢原毛平革菌的培养
2.2.4 水溶性CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌菌球染毒处理
2.2.5 电感耦合等离子体发射光谱分析
2.2.6 共聚焦激光扫描显微镜定性分析
2.3 结果与讨论
2.3.1 水溶性CdSe/ZnS量子点的物理化学特征
2.3.2 水溶性CdSe/ZnS量子点在P. chrysosporium菌体内的摄取
2.3.3 共聚焦激光扫描显微镜结果定性分析
2.4 本章小结
第3章 水溶性CdSe/ZnS量子点在黄孢原毛平革菌体内引起的生物毒性效应
3.1 前言
3.2 材料与方法
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.2.3 材料的表征
3.2.4 黄孢原毛平革菌的培养
3.2.5 不同的接种浓度和时间
3.2.6 扫描电子显微镜（SEM）形貌观察
3.2.7 共聚焦激光扫描显微镜分析
3.2.8 活性氧团簇（ROS）测定
3.2.9 细胞活性检测
3.3 结果与讨论
3.3.1 水溶性CdSe/ZnS量子点的物理化学特征
3.3.2 P. chrysosporium菌球形貌分析
3.3.3 共聚焦激光扫描显微镜分析
3.3.4 水溶性CdSe/ZnS量子点在P. chrysosporium菌球体内毒性效应
3.4 本章小结
第4章 水溶性CdSe和CdSe/ZnS量子点在原核微生物和真核微生物体内的生物毒性差异性研究
4.1 前言
4.2 材料与方法
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验仪器
4.2.3 材料的表征
4.2.4 微生物的培养
4.2.5 细胞染毒处理
4.2.6 电感耦合等离子体发射光谱分析
4.2.7 质膜流动性和H~+-ATP酶活性测定
4.2.8 细胞活性测定
4.2.9 活性氧团簇(ROS)测定
4.3 结果与讨论
4.3.1 水溶性CdSe和CdSe/ZnS量子点的物理化学特征
4.3.2 细胞摄取Cd~(2+)、CdSe和CdSe/ZnS量子点
4.3.3 质膜流动性变化
4.3.4 H~+-ATP酶活性变化
4.3.5 CdCl_2、CdSe和CdSe/ZnS量子点引起的细胞毒性效应
4.3.6 胞内活性氧团簇（ROS）水平
4.4 本章小结
第5章 水溶性CdSe/ZnS量子点在黄孢原毛平革菌体引起细胞氧化损伤机制
5.1 前言
5.2 材料与方法
5.2.1 实验试剂
5.2.2 实验仪器
5.2.3 黄孢原毛平革菌的培养
5.2.4 水溶性CdSe/ZnS量子点对P. chrysosporium菌球染毒处理
5.2.5 脂质过氧化的测定
5.2.6 超氧自由基（O_(2·)~-）的测定
5.2.7 超氧化物歧化酶（SOD）的测定
5.2.8 过氧化氢酶（CAT）的测定
5.2.9 谷胱甘肽（GSH）的测定
5.3 结果与讨论
5.3.1 脂质过氧化分析
5.3.2 超氧自由基（O_(2·)~-）水平变化
5.3.3 超氧化物歧化酶（SOD）活性变化
5.3.4 过氧化氢酶（CAT）活性变化
5.3.5 细胞氧化应激反应与CdSe/ZnS量子点浓度的线性相关分析
5.3.6 谷胱甘肽（GSH）水平变化
5.4 本章小结
第6章 不同的硫源物质缓解水溶性CdSe/ZnS量子点的生物毒性及解毒机制
6.1 前言
6.2 材料与方法
6.2.1 实验试剂
6.2.2 实验仪器
6.2.3 材料的表征
6.2.4 黄孢原毛平革菌的培养
6.2.5 扫描电子显微镜（SEM）和能谱（ EDS）分析
6.2.6 红外光谱（FTIR）分析
6.2.7 硫氢化钠和半胱氨酸对P. chrysosporium的预处理
6.2.8 细胞活性检测
6.2.9 丙二醛（MDA）含量测定
6.2.10 超氧自由基（O_(2·)~-）测定
6.2.11 超氧化物歧化酶（SOD）测定
6.2.12 过氧化氢酶（CAT）测定
6.2.13 谷胱甘肽（GSH）测定
6.3 结果与讨论
6.3.1 四种水溶性CdSe/ZnS量子点的物理化学特征
6.3.2 扫描电镜-能谱（SEM-EDS）分析
6.3.3 红外光谱（FTIR）分析
6.3.4 硫氢化钠和半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点的毒性
6.3.5 丙二醛（MDA）含量变化
6.3.6 超氧自由基（O_(2·)~-）水平变化
6.3.7 抗氧化酶的解毒机制
6.3.8 谷胱甘肽（GSH）水平变化
6.4 本章小结
结论
参考文献
附录A 攻读学位期间发表的论文目录
附录B 攻读学位期间获得的发明专利
附录C 攻读学位期间参与的研究课题
附录D 攻读学位期间获得的奖励
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]CdSe量子点的合成、功能化及生物应用[J]. 邓文清,代蕊,江雪,罗虹,黄科,熊小莉. 中国测试. 2017(11)
[2]荧光碳量子点的合成及在对硝基苯酚检测中的应用[J]. 郑炎飞. 山东化工. 2017(21)
[3]水相制备CdSe量子点及其ZnS核壳结构量子点[J]. 周蓓莹,王明辉,江莞. 中国材料进展. 2017(05)
[4]水热法制备CdSe量子点及其在细胞成像上的应用[J]. 马诗瑶,罗沙,王艺凝,岳桐,赵丹. 绿色科技. 2017(10)
[5]量子点的合成、表征及其作为功能性探针的快速识别应用进展[J]. 宋子佳,伊魁宇. 合成材料老化与应用. 2017(02)
[6]CdSe:Zn/ZnS核壳量子点的化学合成及光谱性质研究[J]. 杨润,谢瑞士. 四川大学学报(自然科学版). 2017(02)
[7]CdSe量子点的合成及其在重金属离子检测中的应用[J]. 邓超,张辉,屠彬彬,潘孙强,陈怡. 化工环保. 2017(01)
[8]基于Ⅳ-Ⅵ族化合物的胶体量子点太阳电池研究进展[J]. 郑涛,黄茜,侯国付,丁毅,张晓丹,赵颖. 材料导报. 2017(01)
[9]荧光量子点的生物合成方法研究进展[J]. 杜晴晴,施科如,王倩,王佳凤,原宇鹍,吕航,严拯宇,吴盛美. 微生物学通报. 2017(02)
[10]基于聚合物多齿配体的高性能CdTe量子点的微波水相合成[J]. 宇文力辉,薛冰,汪联辉. 物理化学学报. 2014(05)
博士论文
[1]水溶性量子点及量子点/二氧化硅纳米粒子的合成及应用[D]. 王超.吉林大学 2010
[2]新型Ⅱ-Ⅵ族量子点的合成、应用及机理研究[D]. 曾若生.湖南大学 2010
[3]水溶性CdTe量子点的合成及其生物应用[D]. 王建浩.华中科技大学 2009
[4]水溶性量子点的水热法合成及多重响应荧光复合微球的制备[D]. 杨卫海.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]CdSe/ZnS量子点对尼罗罗非鱼的毒性作用及其机理研究[D]. 陈幕飞.西南大学 2015
[2]黄孢原毛平革菌促进硫化镉量子点的生物合成及其机理研究[D]. 易斌.湖南大学 2014
本文编号：3633728
【文章来源】：湖南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 镉系量子点的合成和特征
1.1.1 镉系量子点的合成
1.1.2 镉系量子点的特征
1.2 镉系量子点的表面修饰
1.2.1 无机表面修饰
1.2.2 有机表面修饰
1.3 量子点的应用
1.3.1 量子点应用于生物传感
1.3.2 量子点应用于生物成像
1.3.3 量子点应用于生物医学
1.4 环境因素对量子点在环境中迁移转化的影响
1.4.1 光
1.4.2 酸碱度
1.4.3 溶解氧
1.4.4 离子强度
1.4.5 天然有机质
1.4.6 胞外高聚物
1.5 量子点的生物毒性研究
1.5.1 颗粒尺寸的影响
1.5.2 表面壳层的影响
1.5.3 光分解氧化的影响
1.5.4 表面电荷、浓度和暴露时间的影响
1.6 本文构思
1.6.1 课题研究背景和意义
1.6.2 研究内容
第2章 水溶性CdSe/ZnS量子点在黄孢原毛平革菌体内的摄取及累积
2.1 前言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.2.3 黄孢原毛平革菌的培养
2.2.4 水溶性CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌菌球染毒处理
2.2.5 电感耦合等离子体发射光谱分析
2.2.6 共聚焦激光扫描显微镜定性分析
2.3 结果与讨论
2.3.1 水溶性CdSe/ZnS量子点的物理化学特征
2.3.2 水溶性CdSe/ZnS量子点在P. chrysosporium菌体内的摄取
2.3.3 共聚焦激光扫描显微镜结果定性分析
2.4 本章小结
第3章 水溶性CdSe/ZnS量子点在黄孢原毛平革菌体内引起的生物毒性效应
3.1 前言
3.2 材料与方法
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.2.3 材料的表征
3.2.4 黄孢原毛平革菌的培养
3.2.5 不同的接种浓度和时间
3.2.6 扫描电子显微镜（SEM）形貌观察
3.2.7 共聚焦激光扫描显微镜分析
3.2.8 活性氧团簇（ROS）测定
3.2.9 细胞活性检测
3.3 结果与讨论
3.3.1 水溶性CdSe/ZnS量子点的物理化学特征
3.3.2 P. chrysosporium菌球形貌分析
3.3.3 共聚焦激光扫描显微镜分析
3.3.4 水溶性CdSe/ZnS量子点在P. chrysosporium菌球体内毒性效应
3.4 本章小结
第4章 水溶性CdSe和CdSe/ZnS量子点在原核微生物和真核微生物体内的生物毒性差异性研究
4.1 前言
4.2 材料与方法
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验仪器
4.2.3 材料的表征
4.2.4 微生物的培养
4.2.5 细胞染毒处理
4.2.6 电感耦合等离子体发射光谱分析
4.2.7 质膜流动性和H~+-ATP酶活性测定
4.2.8 细胞活性测定
4.2.9 活性氧团簇(ROS)测定
4.3 结果与讨论
4.3.1 水溶性CdSe和CdSe/ZnS量子点的物理化学特征
4.3.2 细胞摄取Cd~(2+)、CdSe和CdSe/ZnS量子点
4.3.3 质膜流动性变化
4.3.4 H~+-ATP酶活性变化
4.3.5 CdCl_2、CdSe和CdSe/ZnS量子点引起的细胞毒性效应
4.3.6 胞内活性氧团簇（ROS）水平
4.4 本章小结
第5章 水溶性CdSe/ZnS量子点在黄孢原毛平革菌体引起细胞氧化损伤机制
5.1 前言
5.2 材料与方法
5.2.1 实验试剂
5.2.2 实验仪器
5.2.3 黄孢原毛平革菌的培养
5.2.4 水溶性CdSe/ZnS量子点对P. chrysosporium菌球染毒处理
5.2.5 脂质过氧化的测定
5.2.6 超氧自由基（O_(2·)~-）的测定
5.2.7 超氧化物歧化酶（SOD）的测定
5.2.8 过氧化氢酶（CAT）的测定
5.2.9 谷胱甘肽（GSH）的测定
5.3 结果与讨论
5.3.1 脂质过氧化分析
5.3.2 超氧自由基（O_(2·)~-）水平变化
5.3.3 超氧化物歧化酶（SOD）活性变化
5.3.4 过氧化氢酶（CAT）活性变化
5.3.5 细胞氧化应激反应与CdSe/ZnS量子点浓度的线性相关分析
5.3.6 谷胱甘肽（GSH）水平变化
5.4 本章小结
第6章 不同的硫源物质缓解水溶性CdSe/ZnS量子点的生物毒性及解毒机制
6.1 前言
6.2 材料与方法
6.2.1 实验试剂
6.2.2 实验仪器
6.2.3 材料的表征
6.2.4 黄孢原毛平革菌的培养
6.2.5 扫描电子显微镜（SEM）和能谱（ EDS）分析
6.2.6 红外光谱（FTIR）分析
6.2.7 硫氢化钠和半胱氨酸对P. chrysosporium的预处理
6.2.8 细胞活性检测
6.2.9 丙二醛（MDA）含量测定
6.2.10 超氧自由基（O_(2·)~-）测定
6.2.11 超氧化物歧化酶（SOD）测定
6.2.12 过氧化氢酶（CAT）测定
6.2.13 谷胱甘肽（GSH）测定
6.3 结果与讨论
6.3.1 四种水溶性CdSe/ZnS量子点的物理化学特征
6.3.2 扫描电镜-能谱（SEM-EDS）分析
6.3.3 红外光谱（FTIR）分析
6.3.4 硫氢化钠和半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点的毒性
6.3.5 丙二醛（MDA）含量变化
6.3.6 超氧自由基（O_(2·)~-）水平变化
6.3.7 抗氧化酶的解毒机制
6.3.8 谷胱甘肽（GSH）水平变化
6.4 本章小结
结论
参考文献
附录A 攻读学位期间发表的论文目录
附录B 攻读学位期间获得的发明专利
附录C 攻读学位期间参与的研究课题
附录D 攻读学位期间获得的奖励
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]CdSe量子点的合成、功能化及生物应用[J]. 邓文清,代蕊,江雪,罗虹,黄科,熊小莉. 中国测试. 2017(11)
[2]荧光碳量子点的合成及在对硝基苯酚检测中的应用[J]. 郑炎飞. 山东化工. 2017(21)
[3]水相制备CdSe量子点及其ZnS核壳结构量子点[J]. 周蓓莹,王明辉,江莞. 中国材料进展. 2017(05)
[4]水热法制备CdSe量子点及其在细胞成像上的应用[J]. 马诗瑶,罗沙,王艺凝,岳桐,赵丹. 绿色科技. 2017(10)
[5]量子点的合成、表征及其作为功能性探针的快速识别应用进展[J]. 宋子佳,伊魁宇. 合成材料老化与应用. 2017(02)
[6]CdSe:Zn/ZnS核壳量子点的化学合成及光谱性质研究[J]. 杨润,谢瑞士. 四川大学学报(自然科学版). 2017(02)
[7]CdSe量子点的合成及其在重金属离子检测中的应用[J]. 邓超,张辉,屠彬彬,潘孙强,陈怡. 化工环保. 2017(01)
[8]基于Ⅳ-Ⅵ族化合物的胶体量子点太阳电池研究进展[J]. 郑涛,黄茜,侯国付,丁毅,张晓丹,赵颖. 材料导报. 2017(01)
[9]荧光量子点的生物合成方法研究进展[J]. 杜晴晴,施科如,王倩,王佳凤,原宇鹍,吕航,严拯宇,吴盛美. 微生物学通报. 2017(02)
[10]基于聚合物多齿配体的高性能CdTe量子点的微波水相合成[J]. 宇文力辉,薛冰,汪联辉. 物理化学学报. 2014(05)
博士论文
[1]水溶性量子点及量子点/二氧化硅纳米粒子的合成及应用[D]. 王超.吉林大学 2010
[2]新型Ⅱ-Ⅵ族量子点的合成、应用及机理研究[D]. 曾若生.湖南大学 2010
[3]水溶性CdTe量子点的合成及其生物应用[D]. 王建浩.华中科技大学 2009
[4]水溶性量子点的水热法合成及多重响应荧光复合微球的制备[D]. 杨卫海.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]CdSe/ZnS量子点对尼罗罗非鱼的毒性作用及其机理研究[D]. 陈幕飞.西南大学 2015
[2]黄孢原毛平革菌促进硫化镉量子点的生物合成及其机理研究[D]. 易斌.湖南大学 2014
本文编号：3633728
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