不同電性的碲化鎘量子點對模擬細胞膜的作用及細胞內在化過程研究.pdf

1、發(fā)光半導體納米晶，又稱量子點（Quantum dots，QDs）在過去幾十年中引起了人們廣泛的關注。量子點具有粒徑可控性、熒光量子產率高，光穩(wěn)定性優(yōu)越，熒光壽命長和生物相容性好等特性。這使得它們被廣泛應用在生物醫(yī)學成像、藥物遞送、太陽能發(fā)電和電子工業(yè)等領域。隨著人類與量子點的接觸機會變得越來越多，量子點對人類健康和環(huán)境的潛在毒性也越來越受到人們的關注。生命體是由眾多細胞構成的整體，而細胞膜是保衛(wèi)細胞的第一道屏障，它控制著胞內外物質的進出

2、，為細胞內各項生理活動的進行營造了相對穩(wěn)定的密閉環(huán)境。量子點與細胞膜的直接接觸可能會導致細胞損傷。因此，研究細胞膜和量子點之間的相互作用對于理解量子點的細胞毒性以及隨后發(fā)生的細胞對量子點的攝取過程是非常重要的。
　　本論文中，我們選取了水溶性的CdTe量子點作為研究對象，探討了其對細胞膜的影響以及細胞內在化過程。首先，為了排除活細胞一系列生理活動對實驗的干擾，我們制備了大單層囊泡（giant unilamellar vesicle

3、s，GUVs）、小單層囊泡（small unilamellar vesicles，SUVs）、支持磷脂雙分子層(supported lipid bilayers，SLBs)和質膜囊泡（giant plasma membrane vesicles，GPMVs）作為無內吞能力的模擬細胞膜來研究氨基修飾和羧基修飾的CdTe量子點與細胞膜之間的相互作用過程，通過激光共聚焦顯微鏡觀察了暴露在CdTe量子點中的細胞膜形態(tài)變化;通過石英晶體微天平(Q

4、CM-D)實時監(jiān)測了量子點在細胞膜表面的吸附過程。其次，在前面實驗的基礎上，我們培養(yǎng)了大鼠嗜堿性白血病細胞（RBL-2H3）來進一步研究CdTe量子點在細胞膜上的細胞內在化過程，并通過MTT和LDH實驗檢測了染毒后的細胞活力，以評估CdTe量子點對活體細胞的毒性。我們的主要研究結果包括:
　　(1)通過無內吞能力的模擬細胞膜實驗我們發(fā)現(xiàn)，帶正電的氨基化CdTe量子點能夠粘附在帶負電的磷脂膜表面，帶負電的羧基化CdTe量子點能夠粘附

5、在帶正電的磷脂膜表面，而兩種量子點對帶同種電性的磷脂膜均無明顯影響;此外，氨基化CdTe量子點能夠粘附在帶負電的質膜囊泡表面，而羧基化量子點不能，這表明量子點在模擬細胞膜上的吸附是由靜電作用力主導的。
　　(2)氨基化CdTe量子點能夠通過非內吞作用機制穿過質膜囊泡進入其內部，而羧基化CdTe量子點無此能力，這表明足夠多的CdTe量子點粘附在質膜囊泡表面能夠引發(fā)其被動穿過膜。
　　(3)通過活體細胞實驗我們發(fā)現(xiàn)，CdTe量子

6、點在其粘附后不能積聚在活細胞膜上，它們將主要通過內吞作用快速穿過細胞膜并進入細胞質。內吞作用是將量子點內在化到活細胞中的主要方式，這個過程是快速的，使得幾乎所有的量子點在細胞膜上積累之前被內在化。而且，實驗發(fā)現(xiàn)與貼壁的RBL-2H3細胞相比，被胰酶消化后的懸浮RBL-2H3細胞能夠攝取更多的CdTe量子點。這說明細胞間質蛋白被胰酶消化掉后，顆粒物更容易接近細胞，從而更易粘附在細胞膜上并被快速內吞進入細胞。
　　(4) MTT和LD

7、H實驗結果顯示氨基化量子點比羧基化量子點的細胞毒性高?？赡茉蛴袃牲c:首先，靜電力作用促使帶正電的氨基化量子點靠近表面帶負電的細胞，并與細胞膜上大量存在的陽離子結合位點相結合，從而更容易被細胞攝取;其次，氨基化量子點在水中或者葡萄糖中的團聚較羧基化量子點輕微，較小的粒徑使得其更容易進入細胞并造成細胞損害。
　　以上研究結果為量子點在細胞膜上的粘附及其內在化過程提供了更好的理論依據。此外，氨基化CdTe量子點的細胞毒性比羧基化CdT