基于原子力显微镜力示踪技术研究硅纳米粒子的跨膜转运

发布时间：2020-05-10 14:58

【摘要】：硅纳米结构的独特性质导致其纳入了广泛的生物医学应用。硅纳米结构会产生有趣的光学和光电效应,例如光致发光,这对生物成像应用非常有利。硅纳米结构的量子限制有利于高灵敏度生物传感器的设计。随着尺寸的减小,这些材料的相对表面积与体积比也增加。这种大的表面积,尤其是多孔形式表现出来,有利于药物和基因的负载。这种材料的生物相容性已经被证明适用于多种纳米结构形式,包括薄膜,纤维,棒和颗粒,以及更复杂的结构。其中,荧光硅纳米粒子(SiNPs)由于其优异的生物相容性和相对强的荧光以及超高光稳定性,已经在从电子学到生物医学的广泛应用中获得了相当大的关注。迄今为止,荧光SiNPs在其各种生物学应用方面已经取得了很大进展,包括生物成像,生物传感器,基因转染和药物递送。此外,作为多功能药物载体,具有强荧光的SiNP成功用于光学成像引导的体外和体内癌症治疗。然而,作为药物载体,其进入细胞这一过程对药物载体来说至关重要,但其跨膜过程由于研究手段的限制并不清楚。因此,我们基于单分子技术——力示踪技术,对单个荧光SiNPs的跨膜转运过程进行了详细的研究。本研究主要集中在荧光SiNPs的内吞过程上,并为这一过程提供了有用的信息。这对设计理想的药物载体提供了非常有价值的参考,以及对医学和生物学领域的研究也具有重大的意义。主要研究内容包括:1.运用力示踪技术实时记录荧光SiNPs在非洲绿猴肾(Verda reno,Vero,正常的体细胞)细胞和宫颈癌(Human cervical cancer cell,HeLa,癌细胞)细胞膜上的跨膜过程,并得到相应的跨膜动力学参数,如跨膜时间,跨膜力,跨膜位移和跨膜速率。同时,与体细胞相比,我们得到癌细胞对荧光SiNPs的摄取需要更小的力,但具有更快的摄取速率。2.运用力示踪技术和荧光成像技术研究了Vero细胞摄取荧光SiNPs的机制。通过多种抑制剂与Vero细胞共孵育,运用力示踪实验,我们得到网格蛋白依赖性内吞,小窝蛋白依赖性内吞和大胞饮都参与了Vero细胞对荧光SiNPs的摄取。同时,荧光成像得到的结论与力示踪实验得到的结论一致。
【图文】：

AFM设备的示意图

2图 1.2AFM 探针[8]3）数据处理和显示系统，，用来控制探头和压电扫描器的操作参数，还示和分析结果。4）反馈控制系统，反馈控制系统用来维持微悬臂振幅恒定。实际过程时得到的振幅值 Ai与一个参考值 Asp（称为设定振幅），使得光电探振荡信号的均方根大小维持恒定。反馈系统实际上是使振幅误差信号（小，该误差信号被送到比例-积分-微分（Proportional-interal-differenti输出一个电压信号给 Z 方向的压电陶瓷，控制其伸长或缩短从而使误差
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R318.08;O657.3;TQ460.1

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本文编号：2657479