CdTe量子點(diǎn)作為生物探針的生物安全性評價(jià).pdf

1、在21世紀(jì)的今天，隨著人類基因組計(jì)劃的完成和人類后基因組計(jì)劃的啟動(dòng)和興起。生物醫(yī)藥學(xué)的研究已經(jīng)到達(dá)單個(gè)細(xì)胞、單個(gè)蛋白質(zhì)分子甚至是核酸分子的單個(gè)堿基的水平，人們急需從微觀上活體定位、實(shí)時(shí)地探究細(xì)胞中某些生物分子(多肽、蛋白質(zhì)、核酸等)的組成、分布及其間的相互作用，這些化學(xué)信號分子對于早期重大疾病的診斷以及發(fā)病機(jī)制研究都極其具有意義。在研究蛋白質(zhì)相互作用和基因表達(dá)的過程中，以熒光標(biāo)記探針為指向的生物成像技術(shù)為得到和使用各種生物化學(xué)信息提供了

2、重要工具。但目前使用的有機(jī)熒光素探針在激發(fā)光作用下很容易發(fā)生光解，無法對標(biāo)記分子進(jìn)行長時(shí)間的追蹤，以及觀察標(biāo)記分子的動(dòng)力學(xué)過程，且發(fā)射光譜較寬容易導(dǎo)致光譜重疊，并且同時(shí)標(biāo)記多個(gè)分子進(jìn)行追蹤也很困難。然而近年來出現(xiàn)了一種新型納米材料--量子點(diǎn)(quantum dots，QDs)，作為生物熒光探針以其優(yōu)越的光學(xué)特性及其在生物成像中的良好適用性引起了生物醫(yī)學(xué)界的極大關(guān)注，已成為研究的熱點(diǎn)之一。
　　 量子點(diǎn)是由Ⅲ～Ⅴ族或Ⅱ～Ⅵ族族元素

3、組成的半導(dǎo)體納米材料。一般由半導(dǎo)體晶體核心和外殼組成，其核心可以是由多種金屬和非金屬形成的化合物。目前研究較多的是CdE(E=S，Se，Te)，直徑大小約在1-10nm左右，因?yàn)榱孔有?yīng)，分子特性的分立能級結(jié)構(gòu)由連續(xù)的能帶結(jié)構(gòu)變成，發(fā)射熒光在被激發(fā)光激發(fā)后。
　　 量子點(diǎn)的熒光靠的是其中的核心。在有機(jī)合成中的量子點(diǎn)的核心是由重金屬元素組成的，其核心是否會成為量子點(diǎn)的生物隱患呢?以前的研究就有曾報(bào)道，一些量子點(diǎn)等納米材料對動(dòng)物器官

4、將產(chǎn)生意想不到的毒性影響，而且現(xiàn)如今在量子點(diǎn)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)上是否會帶來對機(jī)體潛在威脅的研究也極為有限。與此同時(shí)我們還面對這樣兩個(gè)問題，其中之一是多少濃度劑量的量子點(diǎn)才會對生物體產(chǎn)生毒性效應(yīng)，也就是生物安全劑量范圍是多少的問題始終沒有得到解決。有研究表明量子點(diǎn)在體外培養(yǎng)過程中的安全劑量已經(jīng)被測定出來，但是通過體內(nèi)途徑暴露的量子點(diǎn)仍然尚待研究證實(shí)。
　　 其二，由于每種量子點(diǎn)的理化性質(zhì)不一且種類繁多、合成工藝各異，各個(gè)國家都沒有統(tǒng)一

5、的標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范的研究方法。所以建立合理的，有效的，快速的量子點(diǎn)評價(jià)方法成為各國急需解決的問題。不僅如此，它還能幫我們找到量子點(diǎn)的體內(nèi)生物安全劑量范圍。有學(xué)者認(rèn)為，由于量子點(diǎn)以重金屬為核心的特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致當(dāng)其進(jìn)入細(xì)胞后能夠釋放重金屬離子。從毒理學(xué)機(jī)制上來說。重金屬的毒性作用主要是作用是使體內(nèi)產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)。同時(shí)，大量體外實(shí)驗(yàn)表明，量子點(diǎn)能夠?qū)?xì)胞膜，線粒體以及DNA產(chǎn)生毒性作用并導(dǎo)致ROS的增加。在正常機(jī)體內(nèi)部ROS都維持在一個(gè)很低的水平

6、，而且很容易被超氧化物歧化酶(SOD)以及谷胱甘肽(GSH)這樣的體內(nèi)抗氧化物質(zhì)中和。但當(dāng)ROS產(chǎn)生超過一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，這種機(jī)體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)就會失調(diào)，從而產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)。同時(shí)由于氧化應(yīng)激反應(yīng)的產(chǎn)生是否會導(dǎo)致生物大分子諸如DNA，蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等遭到破壞。因此本研究除了選擇ROS和GSH以及SOD等指標(biāo)之外，MDA以及DNA和蛋白質(zhì)交聯(lián)也是我所選擇的指標(biāo)。同時(shí)脂質(zhì)的氧化是細(xì)胞凋亡的前兆，而腫瘤壞死因子這一指標(biāo)直接反應(yīng)了體內(nèi)產(chǎn)生癌變的水平，也