量子点(Quantum dots, QDs)由于其优异的光学性能在生物和医学领域具有诱人的应用前景。然而，近年来QDs在生物体内的安全性引起了人们的广泛关注：QDs能够释放重金属离子和产生活性氧杀死培养的细胞，但在动物体内的综合行为和毒性调查只有极少报道，并且与其在细胞培养层面的认识相矛盾。本实验利用生物学检测、显微观察、细胞凋亡检测和体外造血器官培养等方法，以无脊椎动物家蚕为模型研究了两种不同粒径的水溶性碲化镉量子点（CdTe QDs）对循环血细胞和造血功能的影响，并探讨了QDs暴露造成血细胞凋亡和造血功能损伤的机制。主要研究结果如下：1.水溶性CdTe QDs抑制家蚕幼虫生长，导致死亡家蚕5龄饷食48h的幼虫背脉注射CdTe QDs后60h，QDs530的LC50为8.0μmol/L，QDs720的LC50为34.5μmol/L。选择高剂量0.32nM (32μmol/L，10μL)和低剂量0.08nM(8μmol/L，10μL)的QDs530/QDs720背脉注射于家蚕幼虫，结果显示QDs530与QDs720都会导致家蚕幼虫生长速度变慢和死亡率增加，但颗粒较小的QDs530毒性更大。2.水溶性CdTeQDs进入家蚕循环血细胞并诱导凋亡进一步以循环血淋巴中的血球为对象，调查两种粒径的CdTe QDs侵入不同类型血细胞的过程和所造成的细胞损伤，以评估QDs对家蚕个体的潜在毒性。结果显示，粒径较小的QDs530处理组以单个血细胞（主要是颗粒细胞）吞噬QDs为主，QDs530积累于血细胞中或有可能在细胞内降解，引发细胞出现明显的畸形和凋亡/坏死，产生大量的细胞碎片；而较大颗粒的QDs720处理组中QDs被多个血细胞包围，然后被逐渐吞噬，最终聚集在一个或多个细胞内，发生血凝现象。此外，与对照组相比，QDs处理组的循环血细胞数出现了显著变化。通过细胞凋亡染色剂选择，进一步以PI染色法检测细胞凋亡与QDs侵入的关系，DAPI染色法染色细胞核监测家蚕血细胞核分裂和损伤等动态变化。结果显示，被PI染色的死亡细胞数量随QDs暴露时间延长或浓度升高而显著增加，呈现时间剂量效应；被DAPI染色的细胞核分裂和损伤等现象表明QDs在破坏包括原白血球在内的血细胞的同时也能够刺激原白血球的分裂。3.水溶性CdTe QDs抑制家蚕的造血功能进一步分析QDs对造血功能的影响，利用单个造血器官悬滴培养技术，调查QDs暴露后造血器官的生长与血球分泌功能。结果显示，体腔暴露QDs会造成造血器官生长变慢，并伴随出现造血器官萎缩甚至坏死，且具有浓度效应。造血器官脱离体内QDs暴露环境的时间越迟，不良影响有增大趋势。脱离体内QDs暴露环境后的造血器官，在体外培养过程中具有明显的造血功能修复的过程。QDs720处理组比QDs530处理组的恢复能力强，恢复时间短。4.水溶性CdTe QDs暴露后造血功能受损和修复机制的初步探讨检测造血器官的活性氧水平和程序性细胞死亡相关基因的转录水平变化，初步探讨造血功能受损和自我修复产生的原因。ROS检测结果显示在造血器官的造血功能受到严重影响之前，组织中已经观察到QDs暴露导致的大量ROS产生，在体内造血器官的生长和造血功能恢复过程中，组织中的ROS水平趋于正常。表明QDs暴露导致的ROS产生，可能与造血器官的生长和造血功能下降有关。超氧阴离子水平变化不大，暗示QDs作用于生物体组织可能存在ROS以外的影响途径；凋亡相关基因Dronc的转录水平呈现波动性，自噬相关基因Atg6和Atg8的转录水平上升，表明QDs会诱导造血器官组织内细胞凋亡和自噬的产生，暗示QDs的作用机制与细胞程序性死亡机制相关。研究结果表明，水溶性CdTe QDs对家蚕生长发育、循环血细胞和造血器官都有一定的影响，且粒径不同、浓度不同的QDs作用方式和影响程度具有明显差异。本实验结果为深入研究水溶性纳米量子点的毒性作用机制及其生物学应用提供重要参考依据。