量子點（CdTe-CdS）對細(xì)胞氧化損傷和凋亡影響的研究.pdf

1、量子點(quantum dots,QDs)又稱半導(dǎo)體納米微晶體,是一種由II-VI族或III-V族元素組成的,直徑約為2 nm6 nm,能夠接受激發(fā)光產(chǎn)生熒光的半導(dǎo)體納米顆粒。由于其優(yōu)良的光譜特征和光化學(xué)穩(wěn)定性,許多科學(xué)工作者已經(jīng)嘗試著將其應(yīng)用于生物學(xué)領(lǐng)域,并且取得了一定的進(jìn)展。隨著研究的逐步深入,將量子點用于生物標(biāo)記,在藥物篩選、細(xì)胞示蹤、流式微流控芯片免疫分析、快速診斷增敏等方面進(jìn)行研究與應(yīng)用,已成為一個新興的、最為活躍的研究領(lǐng)域之

2、一。然而,要對分子和生物細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記,其量子點本身須具備水溶性高、生物相溶性好、毒性低等條件。這就需要我們從生物材料安全性出發(fā)對其毒作用與機(jī)制進(jìn)行研究。而對毒理學(xué)機(jī)理的研究,目前國內(nèi)外尚處于起步階段。由于量子點的小粒徑有著特殊的理化性能,同時又含有Cd2+和Se2+或Te2+等金屬毒性離子,且這些金屬離子對肺和腎臟都具有毒性。所以隨著量子點在生物學(xué)研究中的廣泛應(yīng)用,與此密切相關(guān)的藥物毒性問題,以及對人類環(huán)境可能產(chǎn)生的污染問題都日漸引起研

3、究者的高度關(guān)注.量子點與細(xì)胞作用的定量機(jī)制和藥物代謝機(jī)理幾乎還是空白。本研究希望通過體外研究對量子點的細(xì)胞毒性作用效應(yīng)和相關(guān)機(jī)制進(jìn)行觀察與分析,以便為以后量子點在實時連續(xù)動態(tài)監(jiān)測的應(yīng)用研究中篩選出品質(zhì)優(yōu)良、符合實驗要求的量子點。 1、在本實驗條件下,一定濃度的量子點(CdTe/CdS)可以使得RAW 264.7細(xì)胞活性下降,采用MTT法測出量子點(CdTe/CdS)對RAW 264.7細(xì)胞的半數(shù)生長抑制濃度(IC50)為9.04

4、8μg/ml。培養(yǎng)液中LDH的釋放增高,膜通透性增加；量子點(CdTe/CdS)可進(jìn)入RAW 264.7細(xì)胞,并影響細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu),造成線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腫脹及空泡樣變化。 2、在上述實驗基礎(chǔ)上進(jìn)行氧化損傷實驗,結(jié)果表明,一定濃度的量子點(CdTe/CdS)在染毒24h及48h時可引起體外培養(yǎng)RAW 264.7細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng),細(xì)胞產(chǎn)生羥自由基的能力變強,脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物MDA含量增高,產(chǎn)生大量羥自由基,從而導(dǎo)致抗氧化酶SOD及GS

5、H-Px活性發(fā)生改變,進(jìn)而影響NO合成與代謝,導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化的發(fā)生,而氧自由基和脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的產(chǎn)物可導(dǎo)致DNA損傷,造成DNA單鏈斷裂。量子點(CdTe/CdS)引起的遺傳毒性方面的體外試驗研究提示,量子點(CdTe/CdS)能引起RAW 264.7細(xì)胞DNA鏈的斷裂,同時檢測了量子點(CdTe/CdS)染毒不同時間對RAW 264.7細(xì)胞微核率的影響,結(jié)果未見量子點(CdTe/CdS)有誘發(fā)RAW 264.7細(xì)胞微核率升高的作用,說

6、明其對RAW 264.7細(xì)胞染色體無明顯損傷作用。上述兩項遺傳毒性實驗表明,量子點(CdTe/CdS)的長期作用可能對組織細(xì)胞具有一定的遺傳毒性。 3、量子點(CdTe/CdS)引起RAW 264.7細(xì)胞脂質(zhì)過氧化,誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生大量的ROS,引起線粒體的損傷,導(dǎo)致線粒體膜電位的顯著下降,線粒體的通透性發(fā)生變化,同時線粒體的損傷使得線粒體膜破裂,膜間腔Ca2+釋放,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣的顯著增加,各種凋亡因子從線粒體釋放到細(xì)胞質(zhì)中,它

7、們激活了凋亡蛋白酶(caspase),誘發(fā)了細(xì)胞凋亡,從而表現(xiàn)出細(xì)胞凋亡的各種形態(tài)特征,即胞質(zhì)濃縮,DNA的大規(guī)模片段化,最后細(xì)胞膜內(nèi)陷形成凋亡小體。 綜上所述,我們可以初步認(rèn)為：量子點(CdTe/CdS)可降低RAW 264.7細(xì)胞增殖活力,引起羥自由基生成增加,干擾細(xì)胞中自由基的正常代謝,通過脂質(zhì)過氧化反應(yīng)和DNA斷裂等途徑造成細(xì)胞的損傷,表現(xiàn)為膜通透性增加,并造成線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的改變和細(xì)胞內(nèi)活性氧與游離鈣濃度增加,在凋