随着纳米科技的发展和进步,纳米材料已在生物成像、检测诊断和疾病治疗等生物医学领域得到深入的应用。其中,金纳米材料作为最早被深入研究的典型纳米材料之一,更是在生物医学领域得到了广泛关注。许多研究工作显示金纳米颗粒在人体内有潜在的应用价值。然而,在金纳米颗粒应用于临床之前,其生物学效应的研究还不够透彻,目前还有很多问题仍缺乏系统性的研究。金纳米颗粒对胚胎发育的影响是近年来研究金纳米颗粒生物学效应的热点问题。目前,金纳米颗粒对胚胎发育和细胞分化的影响基本仍处于未知状态。本文合成制备了不同粒径的金纳米颗粒(2 nm、15 nm、50 nm),使用透射电子显微镜、动态光散射仪、紫外-可见分光光度计以及电感耦合等离子体质谱仪对所合成的金纳米颗粒进行了表征。通过动物实验,研究不同粒径尺寸的金纳米颗粒对CD1(ICR)孕鼠胚胎发育产生的生物学效应。研究发现粒径为15 nm的金颗粒会对小鼠胚胎发育造成明显的致畸效果。为了研究15 nm金颗粒对胚胎发育致畸的生物学效应,本文选用小鼠胚胎干细胞这一理想的生物学模型,来研究15 nm金颗粒对小鼠胚胎干细胞分化的影响。首先,通过实验找到了合适的15 nm金颗粒的细胞处理浓度(0.00271 nM),排除了金纳米颗粒的细胞毒性对干细胞分化的影响。然后,使用0.00271 nM这一浓度,研究了 15 nm金颗粒在小鼠胚胎干细胞中的分布情况。研究发现,15 nm金颗粒主要分布在细胞质中的囊泡结构的内部边缘。最后,采用多种分子生物学、细胞生物学的方法和手段(荧光实时定量聚合酶链式反应、免疫荧光、流式细胞术、免疫印迹等),在小鼠胚胎干细胞两种分化体系内(包括生长因子诱导的单层贴壁定向分化体系以及球状悬浮生长的具有内、中、外三个经典分化胚层性质的胚状体形成不定向分化体系),研究15 nm金颗粒在基因和蛋白水平上对小鼠胚胎干细胞几个主要经典分化胚层的标志基因和蛋白表达水平造成的影响。结果发现,15 nm金颗粒会显著下调内(Sox17、Cer1、Gata4)、中(Lim1、Flk1、Tbx6)、中内(Brachyury、Mixl1、Eomes)、外(Nestin、Sox1、Sox3)等经典胚层标志基因的表达水平,从而表现出抑制小鼠胚胎干细胞分化的结果。综上所述,15 nm金颗粒对小鼠胚胎干细胞分化的抑制,是造成其对孕鼠胚胎发育致畸情况的原因。就是由于分化胚层上各种功能蛋白表达的抑制,从而无法发挥其正常的生物学功能,从而引起了孕鼠胚胎的死亡。