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量子点是一类拥有独特光电特性的半导体纳米晶体,它在生物成像、药物追踪以及基因技术等众多领域都有广泛的应用。伴随着量子点生物医学应用的迅速发展,人们与量子点的接触的增多,关于量子点对人体健康及环境的影响成为人们关注的问题。量子点可以通过皮肤、呼吸系统或注射等途径直接或间接地进入血管,与血管腔内表面的单层血管内皮细胞(vascular endothelial cells, ECs)直接接触,可能造成对内皮细胞的损伤；而内皮细胞损伤在心血管疾病的发生、发展过程中起着关键性的作用。虽然已有研究表明量子点具有一定的细胞毒性,但其对血管内皮细胞的毒性及相关机制尚不清楚。因此,深入研究量子点对血管内皮细胞的毒性及相关机制对量子点的生物医学基础和临床应用具有极其重要的意义。本研究选择了一种水热法制备的、巯基丁二酸(MSA)包被的碲化镉(CdTe)量子点为研究对象,综合应用激光共聚焦显微术、流式细胞术、细胞免疫化学和免疫印迹等技术,分别从细胞、分子水平对CdTe量子点的血管内皮细胞毒性及相关机制进行了深入研究。研究结果表明,CdTe量子点能够显著抑制内皮细胞的细胞活性(TC50=10.60μg/mL)并降低单层内皮细胞电极阻抗；同时,CdTe量子点还造成了内皮细胞F-actin重构、细胞粘附连接蛋白VE-Cadherin结构和表达量的变化及抑制内皮细胞增殖从而直接或间接地造成屏障功能的损伤。研究发现,内皮细胞能够呈浓度和时间依赖性地摄取CdTe量子点,但内吞量子点的细胞数量在12 h后趋于饱和,并不随时间而无限制递增。进一步的研究结果表明CdTe量子点通过clathrin依赖的和caveolae/rafts依赖的胞吞途径进入内皮细胞,随后在溶酶体、内质网和线粒体处均有分布并造成上述细胞器的损伤,包括溶酶体膜透化现象及细胞质酸化、内质网应激标志蛋白表达的上升和内质网肿胀以及线粒体断裂和线粒体膜电位的崩解。通过对CdTe量子点作用后的内皮细胞进行分析,本研究还揭示了CdTe量子点可以导致内皮细胞发生显著凋亡；并激活线粒体凋亡通路和内质网信号通路,包括诱导Bcl-2表达的下降、Bax表达的上升、线粒体内cytochrome c的释放以及caspase-9、caspase-3的活化以及CHOP蛋白表达的上升和caspase-4的激活。ER stress抑制剂salubrinal和caspase抑制剂Z-VAD-FMK、Ac-DEVD-CHO还可以有效抑制CdTe量子点诱导的内皮细胞凋亡,进一步证实了ER和caspase蛋白家族参与了CdTe量子诱导的细胞凋亡。此外,CdTe量子点还能诱导内皮细胞内ROS含量大量上升、细胞发生氧化应激；ROS清除剂能显著抑制CdTe量子点诱导的内皮细胞线粒体损伤及细胞凋亡,提示ROS在CdTe量子点造成内皮细胞功能损伤并走向凋亡过程中起到了重要的作用。综上所述,本研究的结论和创新点为：①对MSA包被的CdTe量子点进行了全面表征,确定其具有良好的光学性质、pH适应性和荧光稳定性,极具生物医学应用潜力；②利用实时细胞阻抗检测技术证实了CdTe量子点能损伤内皮细胞屏障功能,因而其具有明显的血管内皮细胞毒性；③观测到内皮细胞能够通过clathrin依赖及caveolae/rafts依赖的多种胞吞途径摄取量子点,并将量子点定位至溶酶体、内质网和线粒体等不同细胞器,进而造成这些细胞器的损伤；④首次观察到量子点能诱导促内皮细胞凋亡的内质网应激和内质网凋亡通路的激活。此外,量子点还激活了内皮细胞的线粒体凋亡通路,导致内皮细胞发生显著凋亡；量子点诱导的细胞内ROS过度上升在CdTe量子点造成内皮细胞凋亡过程中起到了重要的作用。本研究系统地分析了CdTe量子点的血管内皮细胞毒性、作用的靶点和相关的机制,目前国内外鲜见报道。本研究提示进入血液的量子点具有显著的血管内皮细胞毒性,因此是一种导致心血管疾病发生的危险因素。研究结果为更好的了解量子点的血管内皮毒性提供了一定的理论基础,也为量子点的安全使用和设计、制备优质的量子点使之成为有用的纳米医药工具提供一定的帮助。