不同电性的碲化镉量子点对模拟细胞膜的作用及细胞内在化过程研究

发布时间：2018-07-03 20:03

本文选题：氨基化CdTe量子点 + 羧基化CdTe量子点　；参考：《山东大学》2017年硕士论文

【摘要】：发光半导体纳米晶,又称量子点(Quanturn dots,QDs)在过去几十年中引起了人们广泛的关注。量子点具有粒径可控性、荧光量子产率高,光稳定性优越,荧光寿命长和生物相容性好等特性。这使得它们被广泛应用在生物医学成像、药物递送、太阳能发电和电子工业等领域。随着人类与量子点的接触机会变得越来越多,量子点对人类健康和环境的潜在毒性也越来越受到人们的关注。生命体是由众多细胞构成的整体,而细胞膜是保卫细胞的第一道屏障,它控制着胞内外物质的进出,为细胞内各项生理活动的进行营造了相对稳定的密闭环境。量子点与细胞膜的直接接触可能会导致细胞损伤。因此,研究细胞膜和量子点之间的相互作用对于理解量子点的细胞毒性以及随后发生的细胞对量子点的摄取过程是非常重要的。本论文中,我们选取了水溶性的CdTe量子点作为研究对象,探讨了其对细胞膜的影响以及细胞内在化过程。首先,为了排除活细胞一系列生理活动对实验的干扰,我们制备了大单层囊泡(giant unilamellar vesicles,GUVs)、小单层囊泡(small unilamellar vesicles,SUVs)、支持磷脂双分子层(supported lipid bilayers,SLBs)和质膜囊泡(giant plasma membrane vesicles,GPMVs)作为无内吞能力的模拟细胞膜来研究氨基修饰和羧基修饰的CdTe量子点与细胞膜之间的相互作用过程,通过激光共聚焦显微镜观察了暴露在CdTe量子点中的细胞膜形态变化;通过石英晶体微天平(QCM-D)实时监测了量子点在细胞膜表面的吸附过程。其次,在前面实验的基础上,我们培养了大鼠嗜碱性白血病细胞(RBL-2H3)来进一步研究CdTe量子点在细胞膜上的细胞内在化过程,并通过MTT和LDH实验检测了染毒后的细胞活力,以评估CdTe量子点对活体细胞的毒性。我们的主要研究结果包括:(1)通过无内吞能力的模拟细胞膜实验我们发现,带正电的氨基化CdTe量子点能够粘附在带负电的磷脂膜表面,带负电的羧基化CdTe量子点能够粘附在带正电的磷脂膜表面,而两种量子点对带同种电性的磷脂膜均无明显影响;此外,氨基化CdTe量子点能够粘附在带负电的质膜囊泡表面,而羧基化量子点不能,这表明量子点在模拟细胞膜上的吸附是由静电作用力主导的。(2)氨基化CdTe量子点能够通过非内吞作用机制穿过质膜囊泡进入其内部,而羧基化CdTe量子点无此能力,这表明足够多的CdTe量子点粘附在质膜囊泡表面能够引发其被动穿过膜。(3)通过活体细胞实验我们发现,CdTe量子点在其粘附后不能积聚在活细胞膜上,它们将主要通过内吞作用快速穿过细胞膜并进入细胞质。内吞作用是将量子点内在化到活细胞中的主要方式,这个过程是快速的,使得几乎所有的量子点在细胞膜上积累之前被内在化。而且,实验发现与贴壁的RBL-2H3细胞相比,被胰酶消化后的悬浮RBL-2H3细胞能够摄取更多的CdTe量子点。这说明细胞间质蛋白被胰酶消化掉后,颗粒物更容易接近细胞,从而更易粘附在细胞膜上并被快速内吞进入细胞。(4)MTT和LDH实验结果显示氨基化量子点比羧基化量子点的细胞毒性高。可能原因有两点:首先,静电力作用促使带正电的氨基化量子点靠近表面带负电的细胞,并与细胞膜上大量存在的阳离子结合位点相结合,从而更容易被细胞摄取;其次,氨基化量子点在水中或者葡萄糖中的团聚较羧基化量子点轻微,较小的粒径使得其更容易进入细胞并造成细胞损害。以上研究结果为量子点在细胞膜上的粘附及其内在化过程提供了更好的理论依据。此外,氨基化CdTe量子点的细胞毒性比羧基化CdTe量子点更加显著,这对评估量子点的环境危害以及量子点未来的改进和安全使用是非常有助益的。
[Abstract]:In this paper , we have selected water - soluble CdTe quantum dots as the first barrier to understand the cytotoxicity of CdTe quantum dots on cell membranes . ( 4 ) The results show that CdTe quantum dots can not accumulate on the cell membrane by endocytosis . The results show that the CdTe quantum dots can not accumulate on the cell membrane before they are adhered to the cell membrane .
【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】：R994.6

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