如今,氧化铁磁性纳米颗粒作为一种很有发展潜力的纳米材料,在生物医学领域有着很大的应用前景,如磁分离和纯化、磁转染、磁共振成像、肿瘤热疗、药物释放和组织修复等。由于大多数应用是通过大量的纳米颗粒递送到靶细胞中发挥作用,所以在临床应用之前,应明确表征纳米颗粒潜在的细胞毒性。越来越多的研究开始关注纳米颗粒内化到细胞后的情况,它们的降解、生物相容性以及对细胞造成的影响。因此揭示铁纳米颗粒在分子水平上的生物效应很具价值。近年来,我们运用基因表达谱技术研究了DMSA修饰的Fe3O4纳米颗粒(简称FeNP)对细胞基因表达的影响。研究中,我们发现FeNP对Id3基因的表达具有显著影响。由于Id基因家族在细胞周期、生长、分化中起到重要的调控作用,我们希望针对FeNP对Id家族基因表达的影响进行更深入的研究。本研究中,我们采用定量聚合酶链反应(qPC R)检测了不同剂量FeNP对体内外细胞中Id基因表达的影响,具体工作如下：1.我们分别采用两种剂量FeNP (50、100μg/mL)对多种细胞系,包括小鼠巨噬细胞(RAW264.7)、小鼠肝癌细胞(Hepa1-6)、人单核细胞(THP-1)、人肝癌细胞(HepG2)、人正常肝脏细胞(HL-7702)和人宫颈癌细胞(HeLa)进行24 h处理。TEM观测及zeta电位检测结果显示FeNP具有良好的分散性及尺寸均一性。普鲁士蓝染色和比色法胞内铁含量定量检测发现,6种细胞系均能摄取这种纳米颗粒,但摄取量在细胞系间存在着差异,其中RAW264.7吞噬能力最高,而HepG2和HL7702细胞吞噬能力则较弱。铁含量定量检测还表明,细胞对FeNP的吞噬具有剂量依赖性。CCK-8细胞活力检测结果表明,本研究中所用剂量的FeNP与各种细胞系孵育24 h,对各种细胞系的细胞活力基本没有影响。表达谱芯片数据结果表明,经不同剂量FeNP处理后,Id1、Id2、Id3在五种细胞系中(RAW264.7、Hepal-6、THP-1、HepG2和HL7702)表达基本都显著下调,Id4则差异表达不明显。qPCR结果显示Id3基因在所有细胞系中表达都显著下调(p<0.01),而Id1基因在除了RAW264.7细胞以外所有细胞系中表达都显著下调,并且Id2基因在Hepal-6、HepG2、HL7702和HeLa细胞中表达也基本都显著下调。结合芯片检测和qPCR检测的结果,Id1、Id2和Id3基因在3个肝细胞系(Hepal-6、HepG2和HL7702)中表达都显著下调。2.我们将一种新型近红外荧光染料IRDye800CW标记在FeNP上,进一步观测了它在小鼠体内的分布及代谢清除过程,通过实时监测,找到了对处理活体后肝脏组织采样的最佳时间点,并采集了处理24 h后的肝脏。通过对各组织切片染色发现该纳米颗粒进入小鼠体内后主要分布在肝脏和脾脏中。小鼠尾静脉注射两个剂量(2和5 mg Fe/kg体重)的纳米颗粒后,我们又检测了所采集的肝组织中Id基因的表达。结果显示,经过不同浓度FeNP处理后,Id1、Id2和Id3基因在肝组织中表达都显著下调。另一个Id基因,Id4在经FeNP处理后的肝组织中表达也有显著的差异。以上这些结果表明,FeNP在体外、体内对Id家族基因的表达都有着显著的影响。因Id家族基因是一种重要的转录因子,纳米颗粒可能通过影响该转录因子家族的表达,进而对该转录因子调控的生物过程,如细胞生长、分化、凋亡及肿瘤发生等产生广泛的影响。本论文研究结果对这种纳米颗粒引起的Id基因表达相关的细胞效应及Id基因和铁的调节之间的密切关系提供新的见解。