纳米材料的物理化学性质对细胞摄

发布时间：2017-11-30 11:21

  本文关键词：纳米材料的物理化学性质对细胞摄取、内吞机制及生物安全性影响的研究

  更多相关文章： 纳米材料 物理化学性质 细胞摄取 细胞内吞机制 生物安全性

【摘要】：纳米材料作为荧光探针或者药物载体,为癌症的诊断和治疗开辟了一条新的道路。近年来,研究者们系统地探究了纳米载体的物理化学性质(尺寸、形貌、表面电荷、表面化学修饰、表面拓扑结构等),对细胞摄取、细胞内吞机制、活体组织分布、代谢以及生物安全性等方面的影响,获得了显著的成果。然而,对纳米药物形貌影响抗癌效率和活体安全性的研究,纳米成像材料的表面粗糙程度影响细胞摄取、内吞机制的研究,以及对有机纳米荧光染料的生物安全研究等,都是较为缺乏的。本论文针对上述问题进行系统地研究,具体工作内容和结论概括如下:1、我们制备了棒状和球状两种形貌的10-羟基喜树碱(HCPT)纳米药物(HCPT NRs和HCPT NPs),研究了纳米药物的形貌对抗癌效率及活体毒副作用的影响。首先,通过对比两种不同形貌的纳米药物对细胞摄取、细胞毒性及肿瘤治疗效果实验,我们发现HCPT NRs比HCPT NPs更容易被细胞摄取,且有更好的肿瘤治疗效果。然后,我们着重探究了不同形貌的纳米药物对正常活体的毒副作用。实验结果显示小鼠对HCPT NPs的最大耐药量为8 mg/kg,而对HCPT NRs的最大耐药量仅为5 mg/kg。血常规血生化实验发现,分子态HCPT具有急性的肝脏和肾脏损伤,HCPT NRs具有长期的肝脏毒性。然而,HCPT NPs只在短期时间里影响小鼠的白细胞(WBC)和白蛋白(ALB)等血液指标,表现出较温和的毒副作用。本文实验数据表明,HCPT NPs不仅具有较好的抗癌效率,而且对活体毒副作用较轻,使其更适于临床应用。我们的研究成果给未来纳米药物的设计,平衡考虑抗癌效率和毒副作用之间关系,具有重要的意义。2、我们在染料纳米颗粒(NPAPF NPs)的表面包裹一层薄的二氧化硅外壳(NPAPF NPs@SiO2),改变了NPAPF NPs的表面电荷及表面粗糙度,系统地研究了染料纳米颗粒表面电荷和表面粗糙度对细胞摄取、内吞机制及纳米颗粒在细胞内“命运”的影响。实验发现,虽然染料纳米颗粒表面电荷由负到正的改变会影响细胞对其的摄取,但其表面拓扑结构由光滑到粗糙的改变,对提高细胞摄取起到了更为突出的作用。同时,我们发现因为表面粗糙程度的变化,影响了细胞摄取NPAPF NPs@SiO2的机制,由原来网格蛋白和小窝蛋白协同介导摄取NPAPF NPs的内吞机制,改变成不依赖网格和小窝蛋白介导的内吞机制。此外,由于内吞机制的变化,使得NPAPF NPs@SiO2进入细胞后可以逃逸溶酶体的捕获、不易被细胞“清除”出细胞外。本文实验数据表明,通过调控成像材料的表面拓扑结构,改变了细胞的内吞机制,从而提高了细胞对其摄取,获得更理想的成像效果。我们的研究成果,对设计纳米成像材料以用于细胞长时间、实时示踪成像应用,有着重要的指导意义。3、我们将NPAPF NPs用PEG修饰后(NPAPF NPs-PEG),系统地研究了纳米材料PEG表面修饰对细胞生物安全性的影响。我们实验发现PEG的修饰不影响肝癌细胞HepG2的摄取,但是很大程度地降低正常肝细胞HL-7702的摄取。细胞MTT实验和细胞凋亡实验数据显示,NPAPF NPs在浓度达到40μM就会影响细胞正常,而100μM浓度下的NPAPF NPs-PEG才对细胞显示出轻微的毒性。细胞形态实验发现,100μM的NPAPF NPs孵育下,部分HepG2细胞的形态由梭形变为圆形。细胞活性氧(ROS)实验数据显示,两种材料都会不同程度地影响细胞内ROS水平,且NPs孵育的细胞ROS增高更明显。最后,我们通过溶酶体重叠实验发现NPs和NPs-PEG被细胞摄取后都进入胞内溶酶体,且都较容易被细胞“代谢”出胞外,这对减轻纳米材料的毒性作用有一定的帮助。我们的研究成果表明,纳米材料的表面PEG修饰可以提高其对细胞的生物安全性,对纳米成像材料的生物应用提供有用的信息。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08;TB383.1

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杜仕国,施冬梅,邓辉;纳米材料的特异效应及其应用[J];自然杂志;2000年02期

2 ;纳米材料 新世纪的黄金材料[J];城市技术监督;2000年10期

3 ;什么是纳米材料[J];中国粉体技术;2000年05期

4 邹超贤;纳米材料的制备及其应用[J];广西化纤通讯;2000年01期

5 吴祖其;纳米材料[J];光源与照明;2000年03期

6 ;纳米材料的特性与应用方向[J];河北陶瓷;2000年04期

7 沈青;纳米材料的性能[J];江苏陶瓷;2000年01期

8 李良训;纳米材料的特性及应用[J];金山油化纤;2000年01期

9 刘冰,任兰亭;21世纪材料发展的方向—纳米材料[J];青岛大学学报(自然科学版);2000年03期

10 刘忆,刘卫华,訾树燕,王彦芳;纳米材料的特殊性能及其应用[J];沈阳工业大学学报;2000年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王少强;邱化玉;;纳米材料在造纸领域中的应用[A];'2006（第十三届）全国造纸化学品开发应用技术研讨会论文集[C];2006年

2 宋云扬;余涛;李艳军;;纳米材料的毒理学安全性研究进展[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年

3 ;全国第二届纳米材料和技术应用会议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2001年

4 钟家湘;葛雄章;刘景春;;纳米材料改造传统产业的实践与建议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2001年

5 高善民;孙树声;;纳米材料的应用及科研开发[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2001年

6 ;全国第二届纳米材料和技术应用会议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（下卷）[C];2001年

7 金一和;孙鹏;张颖花;;纳米材料的潜在性危害问题[A];中国毒理学通讯[C];2001年

8 张一方;吕毓松;任德华;陈永康;;纳米材料的二种制备方法及其特征[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

9 古宏晨;;纳米材料产业化重大问题及共性问题[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2003年

10 马玉宝;任宪福;;纳米科技与纳米材料[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2003年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 周建人;我国出台首批纳米材料国家标准[N];中国建材报;2005年

2 记者 王阳;上海形成纳米材料测试服务体系[N];上海科技报;2004年

3 ;纳米材料七项标准出台[N];世界金属导报;2005年

4 通讯员 韦承金邋记者 冯国梧;纳米材料也可污染环境[N];科技日报;2008年

5 廖联明;纳米材料 利弊皆因个头小[N];健康报;2009年

6 卢水平;院士建议开展纳米材料毒性研究[N];中国化工报;2009年

7 郭良宏 中国科学院生态环境研究中心研究员 江桂斌 中国科学院院士;纳米材料的环境应用与毒性效应[N];中国社会科学报;2010年

8 记者 任雪梅　莫璇;中科院纳米材料产业园落户佛山[N];佛山日报;2011年

9 实习生 高敏;纳米材料：小身材涵盖多领域[N];科技日报;2014年

10 本报记者 李军;纳米材料加速传统行业升级[N];中国化工报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 杨杨;功能化稀土纳米材料的合成及其生物成像应用[D];复旦大学;2014年

2 王艳丽;基于氧化钛和氧化锡纳米材料的制备及其在能量存储中的应用[D];复旦大学;2014年

3 吴勇权;含铕稀土纳米材料的功能化及其生物成像应用研究[D];复旦大学;2014年

4 曹仕秀;二硫化钨(WS_2)纳米材料的水热合成与光吸收性能研究[D];重庆大学;2015年

5 廖蕾;基于功能纳米材料的电化学催化研究[D];复旦大学;2014年

6 胥明;一维氧化物、硫化物纳米材料的制备，，功能化与应用[D];复旦大学;2014年

7 李淑焕;纳米材料亲疏水性的实验测定与计算预测[D];山东大学;2015年

8 范艳斌;亚细胞水平靶向的纳米材料的设计、制备与应用[D];复旦大学;2014年

9 丁泓铭;纳米粒子与细胞相互作用的理论模拟研究[D];南京大学;2015年

10 骆凯;基于金和石墨烯纳米材料的生物分子化学发光新方法及其应用[D];西北大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 向芸颉;卟啉纳米材料的制备及其应用研究[D];重庆大学;2010年

2 刘武;层状纳米材料/聚合物复合改性沥青的制备与性能[D];华南理工大学;2015年

3 刘小芳;基于纳米材料/聚合膜材料构建的电化学传感器应用于生物小分子多组分的检测[D];西南大学;2015年

4 王小萍;基于金纳米材料构建的电化学传感器及其应用[D];上海师范大学;2015年

5 郭建华;金纳米材料的修饰及其纳米生物界面的研究[D];河北大学;2015年

6 魏杰;普鲁士蓝纳米粒子的光热毒性研究[D];上海师范大学;2015年

7 张华艳;改性TiO_2纳米材料的制备及其光电性能研究[D];河北大学;2015年

8 胡雪连;基于纳米材料的新型荧光传感体系的构筑[D];江南大学;2015年

9 黄樊;氧化钴基催化材料形貌、晶面控制与催化性能研究[D];昆明理工大学;2015年

10 周佳林;新型核壳结构金纳米材料用于肿瘤的近红外光热治疗研究[D];浙江大学;2015年

本文编号：1239131