一維磁性金屬納米線的細(xì)胞毒性研究.pdf

1、隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，納米材料已經(jīng)開始應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。各種新型納米材料應(yīng)運(yùn)而生，被廣泛應(yīng)用于材料、機(jī)械、化工、計(jì)算機(jī)、光學(xué)、紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域。人們接觸到納米材料的機(jī)會(huì)越來越多，而納米材料作為一種新型材料，其生物效應(yīng)還不完全被人們所知。其安全性近年來受到人們的關(guān)注。納米材料的毒性需要全面的評(píng)估。納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也展現(xiàn)出良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，例如納米藥物載體，納米標(biāo)記，納米治療等。納米材料應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，對(duì)于各種納米材料來說，毒性

2、也是一個(gè)評(píng)價(jià)其應(yīng)用潛力的關(guān)鍵因素。我們需要了解各種納米材料的性質(zhì)和毒性。近年來，一維納米材料因具有較大的長(zhǎng)徑比，磁各向異性，巨大的比表面積等特性受到了人們的關(guān)注，其應(yīng)用于電池，儲(chǔ)存等領(lǐng)域，與人們接觸的機(jī)會(huì)增多。另一方面，一維納米材料因在細(xì)胞操作，微流體和為微觀力學(xué)方面表現(xiàn)優(yōu)異，在生物醫(yī)學(xué)方面也展現(xiàn)出應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。然而對(duì)于一維納米材料在生物學(xué)效應(yīng)和安全性評(píng)估方面研究相對(duì)較少。深入系統(tǒng)的研究一維納米材料與生物體的相互作用，為其提供毒性評(píng)估和相互

3、作用的理論依據(jù)，可以大大促進(jìn)一維納米材料在生物醫(yī)學(xué)上應(yīng)用，更好的為人類服務(wù)。本論文主要圍繞一維磁性納米材料開展，包括一維金屬納米線的制備和毒性評(píng)估。利用氧化鋁模板電化學(xué)沉積法制備了鐵，鎳納米線。采用掃面電鏡(SEM)，透射電鏡(TEM)，電子能譜(EDS)，X射線衍射(XRD)對(duì)其進(jìn)行了特性表征。選用人宮頸癌細(xì)胞(HeLa)為模型，通過觀察細(xì)胞生長(zhǎng)情況，檢測(cè)線粒體活性，細(xì)胞內(nèi)活性氧水平，檢測(cè)細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡等細(xì)胞重要的生理過程變化來研

4、究納米線的細(xì)胞毒性，闡明可能的毒性機(jī)制。主要研究包括以下兩個(gè)方面:
　　1.通過一步氧化法制備氧化鋁模板，用電化學(xué)沉積法在模板中制備出鐵，鎳兩種納米線，透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察顯示制備的這兩種納米線結(jié)構(gòu)為線形，表面光滑，直徑均一，約為40nm，納米線長(zhǎng)度分布在0.5μm-2μm之間，平均長(zhǎng)度約為1μm。電子衍射表明兩種納米線結(jié)晶性較好，為多晶結(jié)構(gòu)。選用HeLa細(xì)胞初步對(duì)兩種納米線的細(xì)胞毒性進(jìn)行比較，通過細(xì)胞生長(zhǎng)狀況觀察和

5、四甲基偶氮哇鹽(MTT)法檢測(cè)表明雖然兩種納米線直徑長(zhǎng)度相當(dāng)，但細(xì)胞毒性卻明顯不一樣，相同濃度和時(shí)間下，鎳納米線的細(xì)胞毒性比鐵納米線的毒性大。通過檢測(cè)細(xì)胞活性氧水平，發(fā)現(xiàn)鎳納米線使細(xì)胞產(chǎn)生了過量的活性氧，而鐵納米線則沒有使細(xì)胞產(chǎn)生明顯的活性氧。X射線衍射表明鐵納米線有部分被氧化，而鎳納米線元素分析表明鎳納米線幾乎沒有被氧化。這表明由于鐵納米線表面被氧化使納米線表面活性降低，進(jìn)入細(xì)胞后不能引起明顯活性氧，從而細(xì)胞毒性較小，而鎳納米線則在細(xì)

6、胞內(nèi)由于表面活性高產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)活性氧含量增加產(chǎn)生明顯細(xì)胞毒性。
　　2.詳細(xì)研究鎳納米線的細(xì)胞毒性。鎳納米線具有明顯細(xì)胞毒性，我們通過熒光顯微鏡和Annexin V/PI雙染檢測(cè)細(xì)胞凋亡情況發(fā)現(xiàn)凋亡是鎳納米線引起細(xì)胞死亡的主要方式。利用流式細(xì)胞儀對(duì)細(xì)胞周期進(jìn)行分析表明鎳納米線是細(xì)胞周期停滯在S期，對(duì)細(xì)胞線粒體膜電位進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞線粒體膜電位去極化，綜合這些結(jié)果表明，鎳納米線使細(xì)胞產(chǎn)生過量活性氧，活性氧通過損傷線粒體