碲化鎘量子點(diǎn)對溶菌酶，DNA以及肝細(xì)胞的毒性作用機(jī)理研究.pdf

1、近年來，納米材料（如碳納米管、金納米粒子和量子點(diǎn)等）被廣泛用于生物標(biāo)記、細(xì)胞成像和腫瘤治療等重要的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。作為一種重要的納米材料，量子點(diǎn)(Quantumdots，QDs)具有很多獨(dú)特的光學(xué)和電子學(xué)性質(zhì)，包括高熒光量子產(chǎn)率、窄而對稱的發(fā)射光譜和優(yōu)良的抗光性能。正是這些優(yōu)異的光物理性質(zhì)使得量子點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。量子點(diǎn)是粒徑在2nm到100nm之間的半導(dǎo)體納米晶體，這種納米粒徑很容易進(jìn)入人體的組織和細(xì)胞中。隨著量子

2、點(diǎn)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，納米粒子對人體健康的潛在危害也引起了人們的關(guān)注。量子點(diǎn)的毒性受到其物理化學(xué)性質(zhì)（粒徑大小、電荷、表面涂層材料等）和環(huán)境等因素的影響。研究表明含鎘量子點(diǎn)可以進(jìn)入體內(nèi)并在肝臟等靶器官中蓄積，所以有必要深入研究量子點(diǎn)的毒性效應(yīng)。我們選取三種不同粒徑的NAC-CdTe量子點(diǎn)為研究對象，以溶菌酶(lysozyme)為靶分子，結(jié)合量子點(diǎn)分子毒性效應(yīng)與機(jī)理，探究粒徑大小對量子點(diǎn)毒性作用的影響。同時(shí)，我們選取鯡魚精子DNA(hs

3、DNA)和小鼠原代肝細(xì)胞為靶物質(zhì)，分別從分子水平和細(xì)胞水平兩個(gè)層面上研究了NAC-CdTe量子點(diǎn)引發(fā)DNA損傷的機(jī)理。研究內(nèi)容分為以下方面:
　　第一部分:“一鍋法”用來合成NAC包被的CdTe量子點(diǎn)，同時(shí)控制回流時(shí)間制得粒徑不同的量子點(diǎn)，然后對該量子點(diǎn)進(jìn)行純化、表征。
　　第二部分:采用微量熱技術(shù)，溶菌酶活性實(shí)驗(yàn)以及多種光譜法等實(shí)驗(yàn)方法，系統(tǒng)研究了NAC-CdTe量子點(diǎn)對lysozyme的毒性作用與其粒徑大小的規(guī)律。多光譜

4、實(shí)驗(yàn)顯示三種粒徑的NAC-CdTe量子點(diǎn)均能引起lysozyme的強(qiáng)熒光猝滅，使溶菌酶的二級結(jié)構(gòu)和色氨酸殘基的微環(huán)境發(fā)生改變。從ITC和酶活性結(jié)果可知，NAC-CdTe量子點(diǎn)以疏水作用力與lysozyme自發(fā)的結(jié)合，形成的QDs-lysozyme復(fù)合物抑制了溶菌酶的活性。通過實(shí)驗(yàn)證明了NAC-CdTe量子點(diǎn)的毒性效應(yīng)與其粒徑大小之間存在相互關(guān)系，即NAC-CdTe量子點(diǎn)粒徑越大，對溶菌酶結(jié)構(gòu)和功能的影響也越大。
　　第三部分:通過

5、紫外-可見吸收光譜、ITC、熒光光譜、熒光壽命、鹽效應(yīng)以及圓二色譜等實(shí)驗(yàn)方法和手段，探究了NAC-CdTe量子點(diǎn)對hsDNA的毒性作用機(jī)制。研究表明DNA能夠引起NAC-CdTe量子點(diǎn)內(nèi)源熒光的動(dòng)態(tài)猝滅，且DNA的濃度越大，猝滅作用越強(qiáng)烈。鹽效應(yīng)，ITC以及圓二色譜實(shí)驗(yàn)證明了NAC-CdTe量子點(diǎn)通過疏水作用力與DNA發(fā)生嵌插結(jié)合。
　　第四部分:通過CCK-8實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞凋亡測定及細(xì)胞ROS水平測定等較系統(tǒng)的研究了NAC-CdTe

6、量子點(diǎn)的細(xì)胞毒性。(1)通過CCK-8實(shí)驗(yàn)研究了NAC-CdTe量子點(diǎn)的細(xì)胞毒性，并且評價(jià)了NAC-CdTe量子點(diǎn)對小鼠肝細(xì)胞活力的毒性作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著NAC-CdTe量子點(diǎn)暴露劑量的增大，小鼠原代肝活力呈現(xiàn)明顯下降，即NAC-CdTe量子點(diǎn)對小鼠肝細(xì)胞的毒性存在劑量-效應(yīng)關(guān)系。(2)ROS測定實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著NAC-CdTe量子點(diǎn)濃度的增大，小鼠肝細(xì)胞內(nèi)活性氧物質(zhì)ROS不斷增加，引起小鼠體內(nèi)氧化應(yīng)激效應(yīng)。(3)細(xì)胞凋亡結(jié)果表

7、明，NAC-CdTe量子點(diǎn)可以誘導(dǎo)小鼠肝細(xì)胞凋亡。從以上細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們推斷DNA損傷可能是由于NAC-CdTe量子點(diǎn)誘發(fā)細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激效應(yīng)，導(dǎo)致活性氧ROS增加，破壞細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡，最終誘發(fā)了DNA的損傷。
　　本文從細(xì)胞以及分子兩個(gè)層面上評價(jià)和闡明了NAC-CdTe量子點(diǎn)的毒性效應(yīng)及機(jī)理。通過探討量子點(diǎn)對溶菌酶、DNA和肝細(xì)胞的毒性作用規(guī)律，為更好地認(rèn)識(shí)和評估鎘系量子點(diǎn)毒性提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過研究和分析量子點(diǎn)粒徑大小與