碲化鎘量子點對氧化應激、細胞活力和相關效應及機理的研究.pdf

1、量子點(Quantum dots，QDs)是一類人工合成的粒徑范圍從2nm到100 nm的半導體納米晶體，主要構成元素為ⅡB-ⅥA族元素（如CdSe，CdTe等）或ⅢA-ⅤA族元素（如InP，GaAs等）。由于其優(yōu)異的光物理性質（發(fā)射光譜窄而對稱、發(fā)射波長可調、激發(fā)光譜寬、抗光漂白性強）和良好的化學加工性能，量子點作為成像媒介和生物標記物被廣泛應用于醫(yī)藥、生物、化學等領域。但是隨著量子點產業(yè)的不斷發(fā)展和應用，其毒性不斷被報道出來，例如與

2、生物大分子相結合、產生活性氧、釋放重金屬離子、細胞凋亡和基因表達的改變等，引起了人們的廣泛關注。研究表明納米材料可以通過肺部和消化系統進入體內，所以量子點對體內蛋白、靶器官等受體的毒性效應值得深入探究。
　　首先我們研究了CdTe量子點對氧化應激酶(過氧化氫酶CAT和超氧化物歧化酶Cu/ZnSOD)的結構和功能的影響，這可能決定著其進入體內后對細胞或者組織器官的毒性效應。然后研究了CdTe量子點對小鼠原代肝細胞和腎細胞的毒性作用，

3、因為大量研究表明肝臟以及腎臟是含鎘量子點的主要毒性靶器官。最后研究了CdTe量子點與血液蛋白（牛血清蛋白BSA和牛血紅蛋白BHb）的相互作用，量子點對血液蛋白的影響能夠改變其在機體內的歸趨。本文從分子水平和細胞水平上探討了CdTe量子點的毒性效應。主要研究內容和結論包括以下五個方面:
　　第一部分:我們利用“一鍋法”合成了N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)包被的CdTe量子點，獲得了熒光發(fā)射峰位于612nm處的NAC-CdTe量子點

4、(QDs-612)，并對合成的CdTe量子點進行了純化和表征。
　　第二部分:利用熒光光譜、熒光壽命、同步熒光光譜、紫外可見光譜、圓二色譜、酶活測定等實驗方法，探究了QDs-612對CAT的毒性作用。研究表明QDs-612引起了CAT熒光的靜態(tài)猝滅，同時改變了蛋白的骨架和二級結構，使CAT中的色氨酸殘基暴露于親水性的環(huán)境當中。通過疏水作用力，CAT與QDs-612發(fā)生了自發(fā)的結合，降低了蛋白的活性，在298 K時結合常數為7.21

5、×105Lmol-1。
　　第三部分:利用等溫滴定量熱、熒光光譜、熒光壽命、同步熒光光譜、紫外可見光譜、圓二色譜、酶活測定等實驗方法，探究了QDs-612對Cu/ZnSOD結構和功能的影響。研究表明QDs-612引起了Cu/ZnSOD熒光的靜態(tài)猝滅，同時改變了蛋白的骨架和二級結構，使Cu/ZnSOD中的酪氨酸殘基暴露到一個親水性的環(huán)境當中。通過疏水作用力，Cu/ZnSOD與QDs-612發(fā)生了自發(fā)的結合，降低了蛋白的活性，在298

6、 K時結合常數為3.28×105 Lmol-1。
　　第四部分:利用CCK-8法初步分析了QDs-612的細胞毒性，從整體上評價了QDs-612對小鼠原代肝細胞和腎細胞活力的影響。研究表明QDs-612引起了小鼠原代肝、腎細胞活力的明顯下降。通過實驗組中加維生素C和不加維生素C的比較，可以看出細胞活力的下降與QDs-612產生的氧化損傷有關。同時測定了小鼠原代肝細胞和腎細胞內CAT和SOD的活性變化。結果表明量子點明顯降低了這兩種

7、細胞中CAT和SOD的活性，進一步驗證了QDs-612對細胞產生的氧化損傷。此外，QDs-612對小鼠原代腎細胞產生的細胞毒性要大于小鼠原代肝細胞。
　　第五部分:利用等溫滴定量熱、熒光光譜、熒光壽命、同步熒光光譜、紫外可見光譜、圓二色譜等實驗手段，研究了QDs-612對BSA和BHb的作用機理。研究表明QDs-612通過疏水作用力與BSA和BHb發(fā)生了自發(fā)的結合，在298 K下結合常數分別為1.19×105 L mol-1(BS

8、A-QDs)、2.19×105 L mol-1(BHb-QDs)。結合使BSA和BHb的熒光發(fā)生了靜態(tài)猝滅，并且改變了這兩種蛋白的骨架和二級結構。同時，BHb中的色氨酸殘基暴露在了一個親水性的環(huán)境當中?？傮w上看，QDs-612對BHb的毒性作用要大于BSA。
　　基于光譜學和等溫滴定量熱等實驗技術，本文從分子和細胞水平對水相合成的NAC-CdTe量子點對氧化應激、細胞活力和相關效應產生的影響進行了探討，對于全面評價該類量子點的毒性