碲化鎘量子點(diǎn)對(duì)氧化應(yīng)激、細(xì)胞活力和相關(guān)效應(yīng)及機(jī)理的研究.pdf

1、量子點(diǎn)(Quantum dots，QDs)是一類人工合成的粒徑范圍從2nm到100 nm的半導(dǎo)體納米晶體，主要構(gòu)成元素為ⅡB-ⅥA族元素（如CdSe，CdTe等）或ⅢA-ⅤA族元素（如InP，GaAs等）。由于其優(yōu)異的光物理性質(zhì)（發(fā)射光譜窄而對(duì)稱、發(fā)射波長(zhǎng)可調(diào)、激發(fā)光譜寬、抗光漂白性強(qiáng)）和良好的化學(xué)加工性能，量子點(diǎn)作為成像媒介和生物標(biāo)記物被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、生物、化學(xué)等領(lǐng)域。但是隨著量子點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，其毒性不斷被報(bào)道出來(lái)，例如與

2、生物大分子相結(jié)合、產(chǎn)生活性氧、釋放重金屬離子、細(xì)胞凋亡和基因表達(dá)的改變等，引起了人們的廣泛關(guān)注。研究表明納米材料可以通過(guò)肺部和消化系統(tǒng)進(jìn)入體內(nèi)，所以量子點(diǎn)對(duì)體內(nèi)蛋白、靶器官等受體的毒性效應(yīng)值得深入探究。
　　首先我們研究了CdTe量子點(diǎn)對(duì)氧化應(yīng)激酶(過(guò)氧化氫酶CAT和超氧化物歧化酶Cu/ZnSOD)的結(jié)構(gòu)和功能的影響，這可能決定著其進(jìn)入體內(nèi)后對(duì)細(xì)胞或者組織器官的毒性效應(yīng)。然后研究了CdTe量子點(diǎn)對(duì)小鼠原代肝細(xì)胞和腎細(xì)胞的毒性作用，

3、因?yàn)榇罅垦芯勘砻鞲闻K以及腎臟是含鎘量子點(diǎn)的主要毒性靶器官。最后研究了CdTe量子點(diǎn)與血液蛋白（牛血清蛋白BSA和牛血紅蛋白BHb）的相互作用，量子點(diǎn)對(duì)血液蛋白的影響能夠改變其在機(jī)體內(nèi)的歸趨。本文從分子水平和細(xì)胞水平上探討了CdTe量子點(diǎn)的毒性效應(yīng)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論包括以下五個(gè)方面:
　　第一部分:我們利用“一鍋法”合成了N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)包被的CdTe量子點(diǎn)，獲得了熒光發(fā)射峰位于612nm處的NAC-CdTe量子點(diǎn)

4、(QDs-612)，并對(duì)合成的CdTe量子點(diǎn)進(jìn)行了純化和表征。
　　第二部分:利用熒光光譜、熒光壽命、同步熒光光譜、紫外可見(jiàn)光譜、圓二色譜、酶活測(cè)定等實(shí)驗(yàn)方法，探究了QDs-612對(duì)CAT的毒性作用。研究表明QDs-612引起了CAT熒光的靜態(tài)猝滅，同時(shí)改變了蛋白的骨架和二級(jí)結(jié)構(gòu)，使CAT中的色氨酸殘基暴露于親水性的環(huán)境當(dāng)中。通過(guò)疏水作用力，CAT與QDs-612發(fā)生了自發(fā)的結(jié)合，降低了蛋白的活性，在298 K時(shí)結(jié)合常數(shù)為7.21

5、×105Lmol-1。
　　第三部分:利用等溫滴定量熱、熒光光譜、熒光壽命、同步熒光光譜、紫外可見(jiàn)光譜、圓二色譜、酶活測(cè)定等實(shí)驗(yàn)方法，探究了QDs-612對(duì)Cu/ZnSOD結(jié)構(gòu)和功能的影響。研究表明QDs-612引起了Cu/ZnSOD熒光的靜態(tài)猝滅，同時(shí)改變了蛋白的骨架和二級(jí)結(jié)構(gòu)，使Cu/ZnSOD中的酪氨酸殘基暴露到一個(gè)親水性的環(huán)境當(dāng)中。通過(guò)疏水作用力，Cu/ZnSOD與QDs-612發(fā)生了自發(fā)的結(jié)合，降低了蛋白的活性，在298

6、 K時(shí)結(jié)合常數(shù)為3.28×105 Lmol-1。
　　第四部分:利用CCK-8法初步分析了QDs-612的細(xì)胞毒性，從整體上評(píng)價(jià)了QDs-612對(duì)小鼠原代肝細(xì)胞和腎細(xì)胞活力的影響。研究表明QDs-612引起了小鼠原代肝、腎細(xì)胞活力的明顯下降。通過(guò)實(shí)驗(yàn)組中加維生素C和不加維生素C的比較，可以看出細(xì)胞活力的下降與QDs-612產(chǎn)生的氧化損傷有關(guān)。同時(shí)測(cè)定了小鼠原代肝細(xì)胞和腎細(xì)胞內(nèi)CAT和SOD的活性變化。結(jié)果表明量子點(diǎn)明顯降低了這兩種

7、細(xì)胞中CAT和SOD的活性，進(jìn)一步驗(yàn)證了QDs-612對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生的氧化損傷。此外，QDs-612對(duì)小鼠原代腎細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞毒性要大于小鼠原代肝細(xì)胞。
　　第五部分:利用等溫滴定量熱、熒光光譜、熒光壽命、同步熒光光譜、紫外可見(jiàn)光譜、圓二色譜等實(shí)驗(yàn)手段，研究了QDs-612對(duì)BSA和BHb的作用機(jī)理。研究表明QDs-612通過(guò)疏水作用力與BSA和BHb發(fā)生了自發(fā)的結(jié)合，在298 K下結(jié)合常數(shù)分別為1.19×105 L mol-1(BS

8、A-QDs)、2.19×105 L mol-1(BHb-QDs)。結(jié)合使BSA和BHb的熒光發(fā)生了靜態(tài)猝滅，并且改變了這兩種蛋白的骨架和二級(jí)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，BHb中的色氨酸殘基暴露在了一個(gè)親水性的環(huán)境當(dāng)中?？傮w上看，QDs-612對(duì)BHb的毒性作用要大于BSA。
　　基于光譜學(xué)和等溫滴定量熱等實(shí)驗(yàn)技術(shù)，本文從分子和細(xì)胞水平對(duì)水相合成的NAC-CdTe量子點(diǎn)對(duì)氧化應(yīng)激、細(xì)胞活力和相關(guān)效應(yīng)產(chǎn)生的影響進(jìn)行了探討，對(duì)于全面評(píng)價(jià)該類量子點(diǎn)的毒性