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1985年Kroto等人在研究激光蒸发石墨的过程中发现了C60,由于其独特的结构而具有特殊的理化性质。目前,C60及其衍生物已广泛用于抑制蛋白和酶的活性、切割DNA和光动力学治疗、清除自由基和作为靶向制剂的载体等,在生物和医学领域展现出巨大的潜力。然而,对于C60进入生物体内行为的研究还为数不多,而且C60多数是以纳米颗粒存在于分散液中,进入体内后会在不同的组织器官中发生沉积,对生物体产生一定的毒害损伤。因此需要系统研究C60在生物体内的分布、代谢以及定量情况,而对生物样品中C60的含量测定是研究其在体内行为的一个重要方面,本文从以下几个部分来研究C60的含量测定及与蛋白相互作用。
⑴肝癌细胞内C60含量测定。实验采用安全浓度范围内的泊洛沙姆(10%polo)分散C60,得到稳定的C60分散液。对C60分散液荧光性质进行考察,得到最佳的激发和发射波长分别在220 nm和371 nm处。实验中培养肝癌细胞的培养液中含有胎牛血清,而胎牛血清在波长300-500 nm处有荧光发射,对C60分散液的含量测定产生干扰。另外,消化细胞时所用的胰酶主要由胰蛋白酶、胰淀粉酶与胰脂肪酶组成,同样在C60分散液的荧光测定范围内有荧光发射,影响测定。因此需要对样品进行处理以排除这些干扰。实验通过以PBS代替培养基吹打细胞,多次离心去除胰酶的干扰;采用碳超破碎细胞后离心,去除细胞内源物质的干扰,使得该荧光光谱法得到较好的测定结果。实验结果表明,C60在1.28-46.03 mg/L浓度范围内线性关系良好,肝癌细胞裂解液中C60平均回收率为86.5%,RSD为10.8%。
⑵C60与牛血清白蛋白相互作用研究。实验中发现,使用文献报道过的方法处理血样后,空白血样在荧光分光光度计上扫描得到的荧光强度高于含C60的血样的荧光强度,使用阳离子表面活性剂CTAB处理血样也出现了同样的情况。因此以牛血清白蛋白为模型,通过实验进一步计算C60与牛血清白蛋白的淬灭及结合常数可以得出C60与牛血清白蛋白之间产生了一定的相互作用,并且影响了牛血清白蛋白的结构。初步推测是由于牛血清白蛋白构象的改变致使其水溶性降低,在离心的过程中将C60一同离心到沉淀中,而使上层清液中存在的C60含量减少从而导致荧光分光光度计无法检测出C60的信号。实验结果表明,C60水溶液对牛血清白蛋白有荧光淬灭作用,两者结合常数在104 L/mol数量级以上,结合位点接近于色氨酸残基。根据热力学参数推断C60水溶液与牛血清白蛋白有可能是通过疏水作用力相互结合。实验中采用溶剂置换(甲苯与水)的方法制备C60水溶液,加入表面活性剂对C60的分散及荧光强度没有明显的增强效果。同时考察了C60水溶液的浓度确定方法,使用NaCl破坏C60水溶液稳定性,甲苯提取率达到98%以上,可以认为此方法能够提取完全。
⑶血清中C60含量测定。曾有文献报道采用HPLC法测定血样中C60的含量,测定的准确度较高,但是由于血样处理过程较为复杂而且使用甲苯作为流动相,对操作者和仪器均有较大损害,同时样品损失较大,测定结果不能真实反映体内C60含量。本实验采用荧光分光光度法,血样离心得到的血清不经过任何处理,利用二阶导数荧光法排除血清中其他物质的干扰而对C60进行含量测定。实验结果表明,C60水溶液在0.14-1.37 mg/L。范围内线性关系良好,检测限为19.0μg/L,平均回收率为73.6%,RSD为5.3%。该方法测定快速、方便、准确,能较好的用于血清中C60的定量。