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纳米材料及纳米技术的蓬勃发展及其对人类社会的贡献是有目共睹的,但随着其在生物学领域越来越多的应用,纳米生物效应也引起越来越多的关注。当纳米材料分散在环境中,会对暴露在此环境中的生物体产生威胁。纳米颗粒可通过呼吸、皮肤、口服、静脉注射等多种方式进入生物体血液中。纳米颗粒比细胞小几个量级,也比血液中红血球小得多,在血液中纳米颗粒可以自由活动。血液中含有1000多种蛋白,纳米颗粒在血液中必然与血液中蛋白发生作用。纳米颗粒与蛋白相互作用不仅会改变纳米颗粒在体内摄取、分布、代谢等生物学行为,也会影响被吸附蛋白质的结构和功能。故研究纳米颗粒与蛋白质的相互作用有利于设计出生物相容性较好的纳米材料,为纳米材料的安全应用提供基础。第一章:对纳米颗粒-蛋白相互作用过程及其影响吸附过程的因素进行了概述,从蛋白质和纳米颗粒两个方面介绍了纳米颗粒-蛋白相互作用的结果,分析了纳米材料与蛋白质的相互作用对纳米材料在生物医学领域应用的影响,并介绍了一些研究纳米颗粒-蛋白相互作用的手段。第二章:研究了纳米Fe3O4、纳米Zn0.4Fe2.6O4、纳米SiO2和纳米ZnO与BSA的相互作用,发现不同纳米颗粒对BSA的吸附量不同。发现纳米Fe3O4与BSA相互作用形成纳米颗粒-蛋白冠后,引起纳米颗粒的聚集,但对Fe3O4纳米颗粒内部结构并没有影响。进一步研究发现,Fe3O4纳米颗粒与BSA相互作用形成蛋白冠后,不仅改变了 BSA的二级结构,而且导致BSA的水解,表明纳米Fe3O4具有水解BSA的能力。纳米Zn0.4Fe2.6O4对BSA的水解能力较纳米Fe3O4弱,说明Zn的掺杂可以抑制纳米Fe3O4对BSA的水解。ZnO、SiO2纳米颗粒对BSA均没有水解作用。游离的Fe2+和Fe3+均不能水解BSA。另外,纳米Fe3O4不能水解血液中丙种球蛋白。目前未见其它纳米颗粒具有水解蛋白质活性的报道。纳米Fe3O4水解蛋白活性的发现,为纳米Fe3O4生物效应的研究开启了一扇新的窗口。第三章:研究了胃蛋白酶对纳米颗粒-蛋白冠中BSA的水解作用,结果发现,纳米Zn0.4Fe2.6O4、纳米Fe3O4、纳米SiO2、纳米ZnO和纳米Ag与BSA形成纳米颗粒-蛋白冠后,均不同程度抑制了胃蛋白酶对蛋白冠中BSA的水解,有趣的是,ZnO纳米颗粒能完全抑制胃蛋白酶对其蛋白冠中BSA的水解,这种抑制作用在较宽pH范围(pH 1.5-6.8)和较大粒径范围内(35-100nm)都非常强。结果表明纳米ZnO可作为蛋白类药物的载体,因为它在运送药物过程中有可能阻止体内蛋白酶对其所负载的蛋白质水解。对于纳米ZnO能否抑制其它蛋白酶对其蛋白冠中蛋白的水解的问题,还需要进一步研究。第四章:研究了 Fe3O4纳米颗粒和CdCl2对小鼠小肠中的联合急性毒性。口服纳米Fe3O4对小鼠小肠没有明显的毒性。相反,口服CdCl2引起小鼠小肠的氧化应激和炎症反应。同时口服纳米Fe3O4与CdCl2后,纳米Fe3O4能够显著降低由CdCl2诱导的小肠的氧化应激反应,从而显著减少CdCl2对小肠的损伤。纳米Fe3O4和CdCl2在小肠组织中相互竞争禁阻摄取,导致纳米Fe3O4和CdCl2对小肠中Fe和Cd的含量有负的协同作用。纳米Fe3O4不仅能显著减少Cd在小肠中积累,而且能抑制由Cd引起的小肠中Fe的缺乏,这是纳米Fe3O4保护小肠免遭CdCl2引起的氧化损伤的两个关键作用机制。因此,纳米Fe3O4可以作为由Cd引起肠道损伤患者的口服磁共振造影剂和药物载体。