一維磁性金屬納米線的細胞毒性研究.pdf

1、隨著納米技術的快速發(fā)展，納米材料已經(jīng)開始應用于各個領域。各種新型納米材料應運而生，被廣泛應用于材料、機械、化工、計算機、光學、紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生等領域。人們接觸到納米材料的機會越來越多，而納米材料作為一種新型材料，其生物效應還不完全被人們所知。其安全性近年來受到人們的關注。納米材料的毒性需要全面的評估。納米材料在生物醫(yī)學領域也展現(xiàn)出良好的應用優(yōu)勢，例如納米藥物載體，納米標記，納米治療等。納米材料應用于生物醫(yī)學領域，對于各種納米材料來說，毒性

2、也是一個評價其應用潛力的關鍵因素。我們需要了解各種納米材料的性質(zhì)和毒性。近年來，一維納米材料因具有較大的長徑比，磁各向異性，巨大的比表面積等特性受到了人們的關注，其應用于電池，儲存等領域，與人們接觸的機會增多。另一方面，一維納米材料因在細胞操作，微流體和為微觀力學方面表現(xiàn)優(yōu)異，在生物醫(yī)學方面也展現(xiàn)出應用優(yōu)勢。然而對于一維納米材料在生物學效應和安全性評估方面研究相對較少。深入系統(tǒng)的研究一維納米材料與生物體的相互作用，為其提供毒性評估和相互

3、作用的理論依據(jù)，可以大大促進一維納米材料在生物醫(yī)學上應用，更好的為人類服務。本論文主要圍繞一維磁性納米材料開展，包括一維金屬納米線的制備和毒性評估。利用氧化鋁模板電化學沉積法制備了鐵，鎳納米線。采用掃面電鏡(SEM)，透射電鏡(TEM)，電子能譜(EDS)，X射線衍射(XRD)對其進行了特性表征。選用人宮頸癌細胞(HeLa)為模型，通過觀察細胞生長情況，檢測線粒體活性，細胞內(nèi)活性氧水平，檢測細胞周期和細胞凋亡等細胞重要的生理過程變化來研

4、究納米線的細胞毒性，闡明可能的毒性機制。主要研究包括以下兩個方面:
　　1.通過一步氧化法制備氧化鋁模板，用電化學沉積法在模板中制備出鐵，鎳兩種納米線，透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察顯示制備的這兩種納米線結(jié)構(gòu)為線形，表面光滑，直徑均一，約為40nm，納米線長度分布在0.5μm-2μm之間，平均長度約為1μm。電子衍射表明兩種納米線結(jié)晶性較好，為多晶結(jié)構(gòu)。選用HeLa細胞初步對兩種納米線的細胞毒性進行比較，通過細胞生長狀況觀察和

5、四甲基偶氮哇鹽(MTT)法檢測表明雖然兩種納米線直徑長度相當，但細胞毒性卻明顯不一樣，相同濃度和時間下，鎳納米線的細胞毒性比鐵納米線的毒性大。通過檢測細胞活性氧水平，發(fā)現(xiàn)鎳納米線使細胞產(chǎn)生了過量的活性氧，而鐵納米線則沒有使細胞產(chǎn)生明顯的活性氧。X射線衍射表明鐵納米線有部分被氧化，而鎳納米線元素分析表明鎳納米線幾乎沒有被氧化。這表明由于鐵納米線表面被氧化使納米線表面活性降低，進入細胞后不能引起明顯活性氧，從而細胞毒性較小，而鎳納米線則在細

6、胞內(nèi)由于表面活性高產(chǎn)生氧化還原反應導致細胞內(nèi)活性氧含量增加產(chǎn)生明顯細胞毒性。
　　2.詳細研究鎳納米線的細胞毒性。鎳納米線具有明顯細胞毒性，我們通過熒光顯微鏡和Annexin V/PI雙染檢測細胞凋亡情況發(fā)現(xiàn)凋亡是鎳納米線引起細胞死亡的主要方式。利用流式細胞儀對細胞周期進行分析表明鎳納米線是細胞周期停滯在S期，對細胞線粒體膜電位進行檢測發(fā)現(xiàn)細胞線粒體膜電位去極化，綜合這些結(jié)果表明，鎳納米線使細胞產(chǎn)生過量活性氧，活性氧通過損傷線粒體