二氧化硅納米顆粒應(yīng)用于干細(xì)胞增殖、分化及體內(nèi)示蹤研究.pdf

1、干細(xì)胞是一類具有高度增殖和多向分化潛能的細(xì)胞群體，近年來(lái)隨著對(duì)干細(xì)胞特性認(rèn)識(shí)的加深，其基礎(chǔ)與應(yīng)用研究都有了突破性進(jìn)展。不過(guò)目前一些經(jīng)典的技術(shù)已成為干細(xì)胞研究面臨的重要瓶頸，新技術(shù)的引入對(duì)于推動(dòng)干細(xì)胞相關(guān)研究具有非常重要的意義。納米技術(shù)作為一門20世紀(jì)80年代末發(fā)展起來(lái)的新興學(xué)科，為干細(xì)胞的研究提供了新的契機(jī)。作為納米材料重要成員之一的二氧化硅納米顆粒，由于易修飾、易合成等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，有望為干細(xì)胞相關(guān)研究提供新的手

2、段。本論文瞄準(zhǔn)納米材料作為載體這一前沿研究方向，在考察二氧化硅納米顆粒與間充質(zhì)干細(xì)胞干細(xì)胞生物相容性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展了二氧化硅納米顆粒作為生物相容性載體用于間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖、分化以及體內(nèi)示蹤研究。主要內(nèi)容包括以下三個(gè)方面：
　　 l、二氧化硅納米顆粒與間充質(zhì)干細(xì)胞的生物相容性研究
　　 以間充質(zhì)干細(xì)胞為研究對(duì)象，初步考察了二氧化硅納米顆粒與間充質(zhì)干細(xì)胞的生物相容性。首先利用MT'I"‘實(shí)驗(yàn)考察一系列濃度(O.05

3、mg/mL～2 mg/mL)二氧化硅納米顆粒對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞存活率以及細(xì)胞形態(tài)的影響，結(jié)果表明二氧化硅納米顆粒對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞存活率的影響存在濃度依賴性，細(xì)胞存活率隨著顆粒濃度的增大逐漸降低，但是當(dāng)與細(xì)胞孵育的顆粒濃度在0.1 mg/mL范圍內(nèi)時(shí)，細(xì)胞存活率都維持在80％以上；而同一濃度的二氧化硅納米顆粒對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞存活率的影響則存在時(shí)間依賴性，即隨著培育時(shí)間的延長(zhǎng)，存活率降低，負(fù)面影響增大。選擇對(duì)細(xì)胞存活率影響很小濃度下的二氧化硅納米顆

4、粒處理間充質(zhì)干細(xì)胞，并對(duì)處理后的間充質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)行成脂和成骨誘導(dǎo)，通過(guò)組織化學(xué)染色和定量結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，納米顆粒處理的間充質(zhì)干細(xì)胞其成脂和成骨分化能力并沒(méi)有發(fā)生明顯影響。同時(shí)，電子顯微鏡結(jié)果顯示，二氧化硅納米顆粒被間充質(zhì)干細(xì)胞攝取，而攝取大量顆粒后的間充質(zhì)干細(xì)胞依然保持良好的形態(tài)，保持了完整的細(xì)胞器超微結(jié)構(gòu)。
　　 2、二氧化硅納米顆粒作為胰島素載體用于間充質(zhì)干細(xì)胞的成脂分化
　　 胰島素是間充質(zhì)干細(xì)胞成脂分化的誘

5、導(dǎo)因子之一，本章在考察二氧化硅納米顆粒與間充質(zhì)干細(xì)胞生物相容性的基礎(chǔ)上，研究了二氧化硅納米顆粒作為胰島素載體誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞成脂分化的可行性。首先利用直接吸附和PMPI交聯(lián)兩種方法分別將胰島素修飾到二氧化硅納米顆粒表面，傅里葉紅外轉(zhuǎn)換光譜結(jié)果表明，胰島素能夠很好的修飾到顆粒上，且修飾到顆粒上的胰島素穩(wěn)定性良好；細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)兩種方法交聯(lián)到納米顆粒上的胰島素其生物活性沒(méi)有受到影響，能夠很好的誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞向脂肪細(xì)胞的分化，因此功能化

6、二氧化硅納米顆粒有望發(fā)展成為一種新型的干細(xì)胞誘導(dǎo)因子載體誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞成脂分化。
　　 3、熒光二氧化硅納米顆粒用于間充質(zhì)干細(xì)胞的標(biāo)記和體內(nèi)示蹤
　　 結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室已有的二氧化硅熒光納米標(biāo)記技術(shù)平臺(tái)，在二氧化硅納米顆粒應(yīng)用于腫瘤標(biāo)記、活體示蹤的基礎(chǔ)上，初步探討了熒光二氧化硅納米顆粒對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞的標(biāo)記與體內(nèi)示蹤的可行性。利用流式細(xì)胞儀優(yōu)化納米顆粒標(biāo)記干細(xì)胞的最佳濃度與時(shí)間，結(jié)果表明，1000μg/mL濃度的納米顆粒與間

7、充質(zhì)干細(xì)胞孵育30min時(shí)，顆粒有效的進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)的顆粒熒光強(qiáng)度達(dá)到飽和，表明熒光二氧化硅納米顆?？梢杂行У臉?biāo)記間充質(zhì)干細(xì)胞；在此基礎(chǔ)上，將標(biāo)記的間充質(zhì)干細(xì)胞以皮下注射和靜脈注射兩種方式移植裸鼠體內(nèi)，利用活體成像儀成像，皮下注射處24 h內(nèi)可以觀察到熒光，標(biāo)記的間充質(zhì)干細(xì)胞經(jīng)靜脈移植后，將裸鼠解剖并對(duì)相關(guān)器官進(jìn)行組織切片，結(jié)果在肝、肺、脾可以觀察到熒光，初步推測(cè)間充質(zhì)干細(xì)胞經(jīng)過(guò)血液循環(huán)后可能遷移到了此部位，這對(duì)于研究干細(xì)胞的遷徙、歸