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石墨烯量子点(GQDs)是尺寸小于100纳米的石墨烯片段。由于其优异的物理化学性质和易于表面修饰等特点,石墨烯量子点在多个领域都具有巨大的应用潜力。但是,GQDs的毒性尚未经过系统评估,阻碍了其发展;特别是表面修饰的改变对GQDs毒性的影响仍需进一步研究。 本研究以人肺癌上皮细胞A549细胞为模型,比较了cGQDs(COOH-GQDs),hGQDs(OH-GQDs)和aGQDs(NH2-GQDs)的细胞毒性和对细胞自噬的诱导能力。结果显示,hGQDs毒性最大,而aGQDs和cGQDs在测量浓度内的并不会导致细胞活性的显著下降。通过WST-1检测以及Annexin-V-FITC/PI凋亡分析确定,hGQDs在100μg/mL浓度下使细胞活性的显著降低,我们进一步通过细胞切片TEM图像,LC3荧光追踪和Westem-blot对GQDs暴露后的细胞进行自噬检测。结果表明:除了cGQDs以外,aGQDs和hGQDs均诱导产生不同程度的细胞自噬。这两种GQDs的处理都会造成胞内自噬体的积累,RFP-LC3融合蛋白的红色荧光聚集,和LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ的转变,但是,自噬底物泛素结合蛋白p62的含量并没有显著升高,表明aGQDs和hGQDs是通过诱导上游自噬发生而不是通过阻断自噬流造成的胞内自噬水平的升高。对自噬上游相关信号通路的进一步分析表明,aGQDs和hGQDs激活p38和JNK/MAPK信号通路,抑制ERK1/2途径。同时,Akt被hGQDs激活,但被aGQDs抑制。自噬抑制使GQDs的细胞毒性显著增加,表明自噬对细胞具有保护作用。综上所述,cGQDs具有优异的生物相容性,可考虑其生物应用。应将自噬诱导能力纳入GQDs的健康风险评估中,因为尽管自噬的发生虽不会引起急性毒性但是最终可能导致多种疾病的发生。 同样以A549细胞为模型,我们又研究了类石墨烯纳米材料二硫化钼的细胞毒性和其对细胞自噬水平的影响。我们的结果表明,在暴露浓度为100μg/mL时,二硫化钼就会导致细胞活性显著下降,并诱导细胞自噬水平的升高和溶酶体丰度下降,TEM观察到明显的内质网自噬特征。