量子点毒性研究及其在细胞标记中的应用

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量子点因其优良的光学性质,受到各领域学者的青睐。它在细胞成像、生物分子检测、药物运载等方面都有很大的应用价值。但是传统的有机相量子点生物相容性差,毒性大,这些缺点成为它们在生物体系应用中的瓶颈。我们从这个角度出发,开展了本论文的相关实验,致力于解决以上问题。我们合成了水溶性的量子点,考察了它的毒性,并将其应用在肿瘤细胞标记中。这些工作都为量子点的进一步应用提供了理论依据。本论文主要研究内容和实验结果如下:(1)我们首先制备了水溶性CdTe,CdTe@SiO2和Mn:ZnSe三种纳米粒子。CdTe@SiO2纳米粒子在CdTe量子点的外层包覆了一层无毒的SiO2壳。Mn:ZnSe纳米粒子则避免使用重金属镉。将三种纳米粒子分别与人骨肉瘤细胞(MG-63细胞)共培养,选取4个时间点(8、12、24和48小时)以及5种不同浓度(0.5μM、1μM、5μM、10μM和100μM)来比较三者的毒性。我们使用倒置荧光显微镜在明场下定性地观察细胞的生存状态,MTT检测定量地分析毒性,两者结果一致。实验数据显示CdTe量子点对细胞生长影响较大,当它浓度较小时,细胞基本生长正常。随着量子点浓度和培养时间的增加,细胞逐渐缩小变圆,最后裂解成碎片,死亡。这说明CdTe量子点毒性较大,且细胞的存活率与量子点浓度和培养时间成反比。而用CdTe@SiO2和Mn:ZnSe量子点处理的细胞没有出现大量死亡的现象,说明两者的毒性较小。我们利用石墨炉原子吸收分光光度法探究了产生毒性的原因。结果表明在细胞生长过程中,与CdTe量子点共培养的时间越长,细胞吞噬的量子点越多,这造成细胞中总的镉含量增大,其死亡率就越高。而CdTe@SiO2量子点外层有SiO2壳做保护,有效阻止了细胞与有毒的CdTe核接触,不会产生毒性。(2)我们使用(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺磺酸酯(EDC/NHS)为交联剂,将Mn:ZnSe量子点与羊抗鼠IgG共价连接,形成复合荧光探针。优化了此探针的浓度和反应时间。同时我们选择人骨肉瘤细胞(MG-63细胞)和人肝癌细胞(HepG2细胞),考察了该探针的细胞毒性。最后,将其作为二抗,与鼠抗人甲胎蛋白(AFP)一抗结合,进而标记HepG2细胞中甲胎蛋白抗原(肝癌的肿瘤标记物)。实验结果令人满意,1000μL和3小时是反应的最佳条件。定性和定量的结果都显示这种荧光探针毒性极小,对细胞几乎没有伤害。而它能特异性地标记HepG2肝癌细胞,而不识别其他类型的癌细胞,如MG-63细胞。说明这种方法特异性强,为肝癌的早期诊断提供了便利。
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