納米材料的物理化學(xué)性質(zhì)對細胞攝取、內(nèi)吞機制及生物安全性影響的研究.pdf

1、納米材料作為熒光探針或者藥物載體，為癌癥的診斷和治療開辟了一條新的道路。近年來，研究者們系統(tǒng)地探究了納米載體的物理化學(xué)性質(zhì)（尺寸、形貌、表面電荷、表面化學(xué)修飾、表面拓撲結(jié)構(gòu)等），對細胞攝取、細胞內(nèi)吞機制、活體組織分布、代謝以及生物安全性等方面的影響，獲得了顯著的成果。然而，對納米藥物形貌影響抗癌效率和活體安全性的研究，納米成像材料的表面粗糙程度影響細胞攝取、內(nèi)吞機制的研究，以及對有機納米熒光染料的生物安全研究等，都是較為缺乏的。本論文針

2、對上述問題進行系統(tǒng)地研究，具體工作內(nèi)容和結(jié)論概括如下：
　　1、我們制備了棒狀和球狀兩種形貌的10-羥基喜樹堿（HCPT）納米藥物（HCPT NRs和HCPT NPs），研究了納米藥物的形貌對抗癌效率及活體毒副作用的影響。首先，通過對比兩種不同形貌的納米藥物對細胞攝取、細胞毒性及腫瘤治療效果實驗，我們發(fā)現(xiàn)HCPT NRs比HCPT NPs更容易被細胞攝取，且有更好的腫瘤治療效果。然后，我們著重探究了不同形貌的納米藥物對正常活體的毒

3、副作用。實驗結(jié)果顯示小鼠對HCPT NPs的最大耐藥量為8 mg/kg，而對HCPT NRs的最大耐藥量僅為5 mg/kg。血常規(guī)血生化實驗發(fā)現(xiàn)，分子態(tài)HCPT具有急性的肝臟和腎臟損傷，HCPT NRs具有長期的肝臟毒性。然而，HCPT NPs只在短期時間里影響小鼠的白細胞（WBC）和白蛋白（ALB）等血液指標(biāo)，表現(xiàn)出較溫和的毒副作用。本文實驗數(shù)據(jù)表明，HCPT NPs不僅具有較好的抗癌效率，而且對活體毒副作用較輕，使其更適于臨床應(yīng)用。

4、我們的研究成果給未來納米藥物的設(shè)計，平衡考慮抗癌效率和毒副作用之間關(guān)系，具有重要的意義。
　　2、我們在染料納米顆粒（NPAPF NPs）的表面包裹一層薄的二氧化硅外殼（NPAPF NPs@SiO2），改變了NPAPF NPs的表面電荷及表面粗糙度，系統(tǒng)地研究了染料納米顆粒表面電荷和表面粗糙度對細胞攝取、內(nèi)吞機制及納米顆粒在細胞內(nèi)“命運”的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，雖然染料納米顆粒表面電荷由負到正的改變會影響細胞對其的攝取，但其表面拓撲結(jié)構(gòu)

5、由光滑到粗糙的改變，對提高細胞攝取起到了更為突出的作用。同時，我們發(fā)現(xiàn)因為表面粗糙程度的變化，影響了細胞攝取 NPAPF NPs@SiO2的機制，由原來網(wǎng)格蛋白和小窩蛋白協(xié)同介導(dǎo)攝取 NPAPF NPs的內(nèi)吞機制，改變成不依賴網(wǎng)格和小窩蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞機制。此外，由于內(nèi)吞機制的變化，使得NPAPF NPs@SiO2進入細胞后可以逃逸溶酶體的捕獲、不易被細胞“清除”出細胞外。本文實驗數(shù)據(jù)表明，通過調(diào)控成像材料的表面拓撲結(jié)構(gòu)，改變了細胞的內(nèi)吞

6、機制，從而提高了細胞對其攝取，獲得更理想的成像效果。我們的研究成果，對設(shè)計納米成像材料以用于細胞長時間、實時示蹤成像應(yīng)用，有著重要的指導(dǎo)意義。
　　3、我們將NPAPF NPs用PEG修飾后（NPAPF NPs-PEG），系統(tǒng)地研究了納米材料PEG表面修飾對細胞生物安全性的影響。我們實驗發(fā)現(xiàn)PEG的修飾不影響肝癌細胞HepG2的攝取，但是很大程度地降低正常肝細胞HL-7702的攝取。細胞MTT實驗和細胞凋亡實驗數(shù)據(jù)顯示，NPAPF

7、 NPs在濃度達到40μM就會影響細胞正常，而100μM濃度下的NPAPF NPs-PEG才對細胞顯示出輕微的毒性。細胞形態(tài)實驗發(fā)現(xiàn)，100μM的NPAPF NPs孵育下，部分HepG2細胞的形態(tài)由梭形變?yōu)閳A形。細胞活性氧（ROS）實驗數(shù)據(jù)顯示，兩種材料都會不同程度地影響細胞內(nèi)ROS水平，且NPs孵育的細胞ROS增高更明顯。最后，我們通過溶酶體重疊實驗發(fā)現(xiàn)NPs和NPs-PEG被細胞攝取后都進入胞內(nèi)溶酶體，且都較容易被細胞“代謝”出胞外