恶性肿瘤发病率及致死率居高不下,严重威胁人类健康。目前常用的治疗肿瘤的方法有手术、放疗、化疗、靶向治疗、免疫治疗等,这些方法虽对一些肿瘤有一定的疗效,但特异性不明显,毒副反应大。长期以来人们一直在寻找新的有效解决这些问题的治疗技术。光动力学疗法是一种新型的治疗肿瘤的微创治疗技术,具有毒性小,无耐药性,保护其他器官,治疗更彻底等优点。光动力反应是指把有氧分子参与的伴随生物学效应的光敏反应。光敏剂是指能吸收特定波长光的能量并传递给周围的分子,从而产生活性氧等毒性物质的一类可以诱导肿瘤细胞死亡的化学物质。ZnIn₂S₄作为一种三元硫属化合物半导体,因其具有独特的光电性能和催化特性,可以被可见光催化。ZnIn₂S₄在化工领域已广泛使用,但作为光敏剂在肿瘤动力学疗法中的应用尚未见报告。凋亡调控的相关蛋白Bax家族作为调控细胞凋亡的主要蛋白,Bax主要是促进凋亡,在凋亡信号的刺激下,线粒体膜通透性升高,释放细胞色素C与Caspase-9前体形成凋亡小体的复合体,通过凋亡小体对线粒体通路的Caspase-9进行募集和自切割活化,活化的Caspase-9切割活化下游的Caspase-3激活级联反应。活化的Caspase-3切割PARP最终导致细胞凋亡出现形态学和生物学上的改变,凋亡不可逆发生。本实验以Hep G2肝癌细胞为实验对象,在300UV氙灯可见光源的照射后通过检测实验组细胞凋亡率以及Bax,Caspase-3,Caspase-9等介导肿瘤细胞凋亡的关键蛋白的表达,线粒体膜电位水平的变化,探索;ZnIn₂S₄-PDT介导肿瘤细胞凋亡的效率及机制,为肿瘤光动力学疗法新材料的研究提供必要的理论和技术支持。目的:本研究探讨ZnIn₂S₄-PDT介导肿瘤细胞凋亡的效率及这一过程中涉及的机制,证明ZnIn₂S₄-PDT可以诱导肿瘤细胞凋亡,并验证线粒体电位水平及细胞内活性氧ROS水平的变化与ZnIn₂S₄-PD诱导肿瘤细胞凋亡的相关性;证实Bax,Caspase-3,Caspase-9等介导肿瘤细胞凋亡的关键蛋白在这一过程的表达;初步阐明ZnIn₂S₄应用于PDT可以诱导肿瘤细胞凋亡,而且一过程与线粒体凋亡途径有关。为ZnIn₂S₄在PDT中的应用提供实验数据和理论支持。方法:本实验设6个组别:空白对照组,ZnIn₂S₄实验组,ZnIn₂S₄对照组,ZnIn₂S₄实验组分4组进行,分别向每组毫升培养液（Hep G2肝癌细胞密度为1×106个/ml）中加入100μg/ml,200μg/ml,300μg/ml,400μg/ml ZnIn₂S₄颗粒。ZnIn₂S₄颗粒实验前进行高温高压消毒。用300uv氙灯灯对实验组和对照组进行照射60min,照射强度为1.64μW/cm2,调整照射距离,使被照射表面温度为37±1℃（人体体温）。为了避免照射过程中污染细胞,用一块石英玻璃（可透过可见光）盖在被照射平皿上。采用以下实验技术进行实验结果的检测:（1）细胞凋亡率测定:Annexin V—FITC/PI双染法检测相同光照条件下的各剂量实验组及对照组细胞凋亡率;（2）细胞线粒体跨膜电位检测:JC-1法检测相同光照条件下的各剂量实验组及对照组细胞线粒体跨膜电位变化;（3）Bax,Caspases-3,9酶活性检测:细胞经不同浓度ZnIn₂S₄处理后测定蛋白浓度,取等量上清蛋白,按试剂盒说明的反应体系加样,测定Caspase-3,9酶活性;（4）Western Bolt法检测细胞Caspases-3,9、Bax蛋白表达:细胞经不同浓度ZnIn₂S₄,根据操作手册检测各组蛋白的表达;（5）细胞凋亡形态电镜检测:收集处理后的肿瘤细胞,固定后按操作手册上电镜检测并记录。结果:（1）经处理的肿瘤细胞的核形态显示典型的染色质凝聚,凋亡小体,旋转的细胞核和空腔,以及核碎裂的典型细胞凋亡变化。在空白对照组和ZnIn₂S₄未照射组中未观察到细胞形态（图1）。（2）流式细胞仪检测结果显示,当ZnIn₂S₄浓度从100μg/ml⁴00μg/ml依次递增时,细胞凋亡显着增加（p<0.01）（图2）;而当细胞单独以200μg/ml的剂量温育且不接受光照时,细胞凋亡与对照组的差异不显著（p>0.05）,这表明ZnIn₂S₄对HepG2肝癌细胞没有显着的细胞毒性。（3）我们通过使用流式细胞术检查了ZnIn₂S₄-PDT诱导细胞凋亡是否涉及ROS产生。如图3所示,随着浓度的升高ZnIn₂S4-PDT显著增加的细胞内ROS水平（p<0.01）,与对照组相比有显著统计学意义。重要的是,ZnIn₂S₄介导的细胞内ROS水平的变化趋势与ZnIn₂S₄诱导的细胞凋亡率的变化呈现正相关。所有结果都支持ROS的产生与ZnIn₂S₄-PDT诱导的细胞凋亡直接相关。（4）在该实验中,我们用浓度为100,200,300和400μg/ml的光敏剂ZnIn₂S₄刺激Hep G2细胞,并使用JC-1染色通过流式细胞术记录（图4）。随着ZnIn₂S₄浓度的增加,线粒体膜电位显着下降。中剂量,高剂量实验组与对照组相比,粒体膜电位照组显著下降（p<0.01）。（5）我们使用ELISA和Western印迹检测凋亡相关蛋白Bax,Caspase-9和Caspase-3的表达水平的变化。如图5,6所示,当用Znln₂S₄纳米粒子模拟太阳光60分钟时,ELISA实验的整体表达变化:Bax\Caspase-3\Caspase-9表达一致,呈正相关;对照组表达最低,ZnIn₂S₄组表达变化较大,差异极显着（P<0.01）;随着ZnIn₂S₄剂量的增加,各指标的表达水平增加,差异显着或极显着(P<0.05或0.01（图5）。总之,这些结果表明诱导肿瘤细胞凋亡主要是通过激活Bax/Caspase-3/Caspase-9途径。结论:在ZnIn₂S₄-PDT过程中,ZnIn₂S₄诱导了Hep G2肿瘤细胞凋亡,ZnIn₂S₄-PDT处理可以增加细胞内ROS水平,同时ZnIn₂S₄-PDT处理可以剂量依赖性地诱导Bax,Caspase-9和Caspase-3的活化。综上所述数据表明ZnIn₂S₄通过激活Caspase级联诱导线粒体介导的Hep G2细胞凋亡。为更深层次的基础与临床实验研究提供了依据。