论文部分内容阅读
近年来,采用天然生物大分子和有机合成高分子对无机纳米粒子表面进行修饰,不仅能改善纳米粒子在水溶液中的分散性,提高纳米粒子的生物相容性,而且可以赋予这些无机纳米粒子特殊的生物功能,从而实现特定的生物医学应用。本论文采用天然生物大分子辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase, HRP)和有机合成高分子羧基化聚乙二醇(PEG5000-COOH),通过N-羟基丁二酰亚胺(NHS)/1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)偶合方法,分别在磁性介孔二氧化硅纳米粒子(magnetic mesoporous silica nanoparticles, MMSNs)的表面进行接枝,然后再引入荧光碳量子点(Carbon dots, CDs),分别得到了两种产物：MMSNs-HRP-CDs和MMSNs-PEG-CDs。在对这两种产物的形貌、结构和理化性质研究基础之上,还对它们在细胞生物学中的应用进行了探索研究。主要研究内容包括：一、MMSNs-HRP-CDs的制备、表征及其消除细胞内活性氧(ROS)应用研究(1)通过水热法合成Fe304纳米粒子,利用经典的Stober方法经过相转移制备出介孔Si02包覆Fe304的磁性复合纳米粒子MMSNs;然后将MMSNs表面进行羧基化改性,再通过NHS/EDC偶合方法接枝上HRP；再通过HRP与CDs之间的共轭,得到最终产物MMSNs-HRP-CDs。利用透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、氮气吸附-脱附等温曲线、紫外-可见(UV-Vis)和荧光光谱(PL),以及材料物性测量系统(PPMS)等手段对产物的形貌、结构、比表面积、荧光性质和室温磁性能等进行了表征。结果表明MMSNs粒子呈球形,形貌和尺寸均匀,平均粒径为60 nm, BET比表面积高达963 m2 g-1,介孔孔径约3.0nm,室温下呈现超顺磁性。(2)采用中国仓鼠卵巢细胞(Chinese hamster ovary, CHO)为模型,通过四甲基偶氮唑盐(MTT)双波长法研究了MMSNs-HRP和MMSNs-HRP-CDs的细胞毒性,结果表明两者的细胞毒性都很低。然后,利用一定浓度的双氧水诱导CHO细胞内产生ROS,再将MMSNs-HRP与CHO细胞共培养20小时,通过荧光显微镜的定性分析和流式细胞仪的定量分析来检测细胞内的ROS水平。分析结果表明MMSNs-HRP可以有效地消除细胞内的ROS。(3)利用MMSNs-HRP-CDs的荧光特性研究了外加静态磁场(约0.3 T)对细胞内吞纳米粒子的影响,结果表明：当纳米粒子的浓度为200 μg mL-1时,在外加磁场条件下与CHO细胞共培养2h后,细胞内吞MMSNs-HRP-CDs纳米粒子的量要明显多于没有加磁场条件下的细胞内吞纳米粒子量。由此可见外加静态磁场对细胞内吞磁性纳米粒子具有一定的影响。二、MMSNs-PEG-CDs的制备、表征和生物相容性及其在细胞显影中应用研究(1)采用与上述相同的方法合成MMSNs,然后将MMSNs表面氨基化,加入PEG5000-COOH,通过NHS/EDC偶合在MMSNs表面接枝上聚合物PEG5000-COOH,再引入荧光CDs,得到了产物MMSNs-PEG-CDs。利用TEM、FT-IR、氮气吸附-脱附等温曲线,UV-Vis和PL光谱等手段对产物的形貌、结构、比表面积和荧光性质进行了表征。结果表明MMSNs表面修饰上PEG5000-COOH后不仅使纳米粒子在水溶液中的分散性得到了提高,而且修饰之后引入CDs得到的粒子(MMSNs-PEG-CDs)具有强而稳定的荧光性质。(2)选取子宫颈癌细胞(HeLa)为模型,采用MTT双波长法研究了具有相同粒径的实心二氧化硅纳米粒子(SSNs)和介孔二氧化硅纳米粒子(MSNs)的细胞毒性,并采用流式细胞仪细胞分选法(FACS)研究了两者诱导细胞凋亡的情况。研究结果表明：虽然两者细胞毒性都很低,但是介孔硅球诱导的细胞凋亡率略高于相同尺寸的实心硅球。再通过MTT双波长法研究了MMSNs, MMSNs-PEG和MMSNs-PEG-CDs的体外细胞毒性,结果表明在介孔二氧化硅壳层表面修饰PEG5000-COOH后,增加了MMSNs粒子的生物相容性,使得MMSNs-PEG和MMSNs-PEG-CDs的细胞毒性都很小。(3)采用倒置荧光显微镜研究了MMSNs-PEG-CDs在细胞显影方面的应用,结果表明MMSNs-PEG-CDs不仅细胞毒性低,并且进入细胞后在较长时间内仍然具有强而稳定的荧光性质,因此适用于长时间的细胞显影。