碲化鎘量子點對原代肝、腎細胞及氧化應(yīng)激蛋白質(zhì)的毒性研究.pdf

1、量子點(Quantumdots，QDs)是由ⅡB-ⅥA族元素（如CdSe，CdTe等）或ⅢA-ⅤA族元素（如InP，GaAs等）組成的粒徑范圍從2nm至100nm的半導體納米晶體。與傳統(tǒng)有機熒光材料相比，量子點因其具有發(fā)射光譜窄而對稱、發(fā)射波長可調(diào)、激發(fā)光譜寬、抗光漂白性強等獨特的光學特性，量子點在用于熒光探針、熒光共振能量轉(zhuǎn)移中作為能量給體以及作為標記物進行光學成像等方面展現(xiàn)出巨大潛力。由于量子點中含有重金屬元素，研究者也逐漸意識到量

2、子點可能存在的潛在危害。研究表明肝臟以及腎臟是含鎘量子點的主要毒性靶器官，也是體內(nèi)鎘的主要蓄積部位及靶器官。肝細胞常被用作評價鎘的細胞毒性，腎小管上皮細胞是研究腎毒性的模式細胞。本文中我們選擇原代肝細胞以及腎小管上皮細胞研究了水相合成的CdTe量子點的細胞毒性。此外，研究發(fā)現(xiàn)某些納米材料在生物介質(zhì)中會首先與生物大分子結(jié)合。這種結(jié)合賦予納米粒子新的“生物識別身份”并決定著其后細胞或者組織器官的反應(yīng)，所以有必要對量子點與其毒性作用發(fā)揮相關(guān)蛋

3、白質(zhì)（尤其是氧化應(yīng)激蛋白質(zhì)）的相互作用進行研究。本文從細胞水平和分子水平上探討了CdTe量子點的細胞毒性效應(yīng)。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　首先，我們利用“一鍋法”合成了谷胱甘肽包被的CdTe量子點，并對合成的CdTe量子點進行了表征。
　　隨后，利用CCK-8法初步分析了CdTe量子點的細胞毒性，從整體上評價了CdTe量子點對小鼠腎小管上皮細胞及肝細胞活力的影響。在此基礎(chǔ)上主要利用流式細胞術(shù)探討了經(jīng)量子點暴露后含量子

4、點及鎘離子的細胞比例與量子點細胞毒性的關(guān)系、細胞對CdTe量子點所引發(fā)的氧化應(yīng)激反應(yīng)(ROS、MDA含量以及過氧化氫酶、SOD的活性指標)以及氧化應(yīng)激失效導致的細胞凋亡。另外，通過單細胞凝膠電泳技術(shù)研究了CdTe量子點產(chǎn)生的基因毒性。得出的主要結(jié)論有:(1)CdTe量子點對這兩種細胞均產(chǎn)生了細胞毒性。肝細胞對CdTe量子點的耐受性要高于腎小管上皮細胞。(2)CdTe量子點能夠進入兩種細胞內(nèi)。經(jīng)CdTe量子點染毒后僅少數(shù)細胞內(nèi)含Cd2+。

5、隨著染毒濃度的增大，含量子點的細胞數(shù)目不斷增加。倒置熒光顯微鏡下的觀察也證實了量子點在細胞內(nèi)的存在。(3)CdTe量子點在細胞內(nèi)釋放出鎘離子。隨著暴露濃度的增大，含Cd2+的細胞比例呈逐漸上升趨勢。細胞內(nèi)Cd2+濃度的上升與CCK-8測得的細胞活力下降呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性。“木馬”效應(yīng)解釋了細胞內(nèi)存在鎘離子的現(xiàn)象。(4)CdTe量子點誘發(fā)細胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激效應(yīng)。細胞內(nèi)ROS產(chǎn)生量隨著CdTe量子點暴露濃度的增加而增加。對兩種細胞內(nèi)與氧化應(yīng)激

6、相關(guān)酶的研究發(fā)現(xiàn)SOD的活力上升，而過氧化氫酶的活力出現(xiàn)下降。(5)CdTe量子點誘導細胞凋亡。經(jīng)CdTe量子點暴露后，小鼠腎小管上皮細胞及肝細胞中處于凋亡期的細胞占比出現(xiàn)上升。(6)CdTe量子點造成細胞DNA斷裂損傷。Olive尾距及尾部DNA含量指標隨著CdTe量子點暴露濃度的增加均呈現(xiàn)明顯上升趨勢。
　　之后，運用光譜學及等溫滴定量熱技術(shù)等方法分別研究了谷胱甘肽包被的CdTe量子點與血清白蛋白、過氧化氫酶以及Cu/Zn-S

7、OD的相互作用。研究結(jié)果表明CdTe量子點與這三種蛋白的相互作用較弱，未改變蛋白的結(jié)構(gòu)。疏水力是CdTe量子點與這三種蛋白相互作用過程中的主要驅(qū)動力。對過氧化氫酶以及SOD的活性分析顯示CdTe量子點對這兩種抗氧化酶的功能沒有產(chǎn)生影響。
　　基于流式細胞術(shù)、光譜學及等溫滴定量熱等實驗技術(shù)，本文從細胞及分子水平對水相合成的CdTe量子點的毒性進行了探討，研究結(jié)果有助于設(shè)計及合成生物相容性及穩(wěn)定性更佳的量子點，并為合理利用并最大限度地