维生素修饰四氧化三铁纳米酶的抗氧化作用及其机制研究

发布时间：2020-09-27 15:02

　　 活性氧(ROS)是指机体内或者自然环境中由氧组成,含氧且性质活泼的物质的总称。正常生理状态下,机体内ROS的产生和清除维持在一个动态平衡的状态。低剂量的ROS有信号传导,促进细胞增殖、迁移和分化的作用,但ROS水平的异常增高会导致体内氧化还原平衡被打破,引起氧化应激,并对蛋白质、脂质、核酸等细胞大分子的结构和功能造成严重损伤。有研究表明,炎症、神经退行性疾病、衰老和癌症等都与体内ROS的过多累积有关。具有稳定性高、成本低廉、生物相容性高等优点的四氧化三铁纳米酶(Iron oxide nanozymes,IONzymes)自从被发现具有拟酶活性以来,很快便在抗菌抗肿瘤等多个领域有了广泛的应用。本研究旨在探讨四氧化三铁纳米酶经过维生素修饰后作为抗氧化剂的应用潜力。因此,本文首先考察了维生素修饰对四氧化三铁纳米酶的形态、粒径、拟酶活性的影响。其次,我们对维生素B_2修饰四氧化三铁纳米酶(Vitamin B_2-iron oxide nanozymes,VB_2-IONzymes)进行了表征并对其生物安全性、ROS清除能力及抗菌能力进行了检测。最后,建立了小鼠口腔溃疡模型并检验了 VB_2-IONzymes的治疗效果。研究内容主要分为以下三个部分:1、不同维生素修饰四氧化三铁纳米酶的合成及表征本实验应用溶剂热法成功制备了不同维生素修饰的四氧化三铁纳米酶,通过扫描电子显微镜对四氧化三铁纳米酶经维生素修饰前后的形貌和尺寸进行观察,发现未修饰四氧化三铁纳米酶为形貌均一的球形颗粒,经各类维生素修饰后,其形貌和尺寸都发生了不同程度的变化。随后,我们检测了不同维生素修饰四氧化三铁纳米酶的拟过氧化物酶、拟过氧化氢酶和拟超氧化物歧化酶活性,发现大多数维生素都对四氧化三铁纳米酶的拟酶活性有一定的增强作用,其中维生素B_2修饰四氧化三铁纳米酶的拟酶活性最高。因此,我们选取维生素B_2修饰四氧化三铁纳米酶作进一步研究。2、维生素B_2修饰四氧化三铁纳米酶的表征及其抗氧化作用和抗菌作用本实验首先利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪及酶标仪对不同剂量维生素B_2修饰四氧化三铁纳米酶进行了表征。结果显示,与未修饰四氧化三铁纳米酶相比,VB_2-IONzymes的形态随修饰剂量增加逐渐变得不规则且表面出现了 N元素,但晶型并未改变。此外,VB_2-IONzymes具有维生素B_2的荧光特征峰。其次,通过对不同剂量维生素B_2修饰四氧化三铁纳米酶的拟酶催化活性检测发现,0.5 g维生素B_2修饰四氧化三铁纳米酶的拟过氧化物酶、拟过氧化氢酶和拟超氧化物歧化酶活性均最高。因此,我们选用0.5 g维生素B_2修饰的四氧化三铁纳米酶用于后续实验并对其进行了稳定性考察。接着,细胞毒性实验结果显示,VB_2-IONzymes对HOK及BALB/3T3细胞都没有明显的细胞毒性,而且能够显著降低过氧化氢环境下两种细胞内的ROS水平,表现出了强大的抗氧化能力及细胞保护作用。最后,我们还对VB_2-IONzymes的抗菌能力进行了检测,结果发现VB_2-IONzymes对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌及变异链球菌均有一定的抑制作用,表明其对革兰氏阳性菌和阴性菌均有一定的杀伤效果。3、维生素B_2修饰四氧化三铁纳米酶对口腔溃疡模型的治疗作用本实验首先通过冰醋酸灼烧法在BALB/c小鼠舌面建立了小鼠口腔溃疡模型,随后采用维生素B_2修饰四氧化三铁纳米酶进行治疗。实验结果表明,经过6天的治疗,对照组小鼠溃疡面仍肿胀充血。而VB_2-IONzymes治疗组的溃疡面明显改善。与此同时,VB_2-IONzymes治疗组小鼠体重波动最小,说明经过其治疗后,口腔溃疡对小鼠进食的影响明显降低。HE染色结果显示,对照组溃疡处上皮层被破坏,炎性细胞浸润严重。而VB_2-IONzymes治疗组小鼠溃疡处发生了再上皮化且上皮层相对完整。同时,VB_2-IONzymes还能显著降低溃疡处白介素-6和干扰素-γ水平,表现出良好的抗炎效果。
【学位单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R965
【部分图文】：

图１－１．体内ＲＯＳ生成与消除示意图

？ＧＳＳＧ逡逑Ｘ逡逑ＮＡＤＰ＊，邋ＧＳＴ、ＮＡＤＰＨ逡逑图１－１．体内ＲＯＳ生成与消除示意图。逡逑２纳米酶用于抗炎治疗逡逑炎症反应是临床常见的一个病理过程，是机体面对外界环境刺激时所产生的一种防御逡逑机制。通常情况下，炎症是有益的，是人体自发的防御反应，但有的时候，炎症也是有害逡逑的，炎症较为严重时可能会造成局部血液循环障碍、发热等，进而可导致心、肝、肾等器逡逑官的实质细胞发生不同程度的变性、坏死和器官功能障碍。目前，己有报道显示，炎症发逡逑生时往往会伴随着活性氧自由基水平的显著上调，因此，活性氧自由基的表达水平可以作逡逑为鉴别炎症严重程度的指标之一［１９］。逡逑２．１纳米酶用于耳炎治疗逡逑Ｗｅｉ课题组报道了一种具有多种拟酶催化活性的四氧化三锰纳米酶，该纳米酶同时逡逑具有拟过氧化氢酶、拟超氧化物歧化酶活性，能够有效清除活性氧。体外实验结果表明，逡逑四氧化三锰纳米酶不仅能清除高达７５％的超氧阴离子

扬州大学硕士学位论文逦逡逑肌萎缩症等。目前为止神经退行性疾病的具体发生机制仍旧难以阐明，但随着近年来逡逑病的不断深入研宄发现，氧化应激导致的神经组织氧化损伤在阿尔茨海默病、帕金森逡逑肌萎缩性侧索硬化等神经退行性疾病中均有发现，因此ＲＯＳ可能是导致该类型疾病发逡逑展的主要原因之一［３Ｇ］。逡逑

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本文编号：2828027