量子点标记的多功能碳纳米管复合体促进神经再生和修复作用研究

在前期研究基础上，利用碳纳米管优良的理化和生物学特性和RNA干扰技术，以量子点为生物学标记，以碳纳米管作为药物载体和组织工程支架，在促进神经生长、消除髓鞘蛋白的抑制作用和抑制胶质瘢痕形成等影响中枢神经再生修复主要的三大环节同时加以干预，课题拟构建制备携带不同量子点标记的BDNF-DNA和NgR-siRNA的功能化多壁碳纳米管复合体，并通过体外神经元培养模型、神经细胞机械损伤模型和大鼠脊髓半横断模型，在充分评估新型载体系统生物相容性及转导效率的基础上，利用多种生物学方法和功能MRI技术动态评价神经再生修复情况并确定最佳的量效、时效关系和应用途径，以达到良好的神经再生和功能重建。本项目将进一步拓展对中枢神经再生和修复机理的认识，为中枢神经损伤后神经再生和修复开辟新的治疗途径和方法；是纳米技术在神经科学研究的重要突破，也为将来进一步开发能改善和促进中枢神经损伤后的神经再生修复的纳米药物奠定基础。

课题研究按计划顺利完成。课题完成了三部分的研究工作：. 一、功能化多壁碳纳米管的合成及其表征研究：.利用静电吸附法制备成表面带正电荷的功能化多壁碳纳米管，在功能化多壁碳纳米管MWNTs-PEI表面同时引入巯基乙酸化的红色量子点CdTe-BDNF和绿色量子点CdTe-NgR siRNA，制备得到双色量子点标记的功能化多壁碳纳米管荧光纳米载体。.结果：1．制备得到长度分布在50-150nm之间的多壁碳纳米管。通过静电层层组装可以将红色和绿色量子点同时负载到多壁碳纳米管上，形成双色量子点标记的功能化多壁碳纳米管荧光纳米载体，且水溶性好，荧光强度大，传导效率高，能有效传递进入细胞实现长效跟踪。.二、功能化多壁碳纳米管的体外细胞学研究. 建立小脑颗粒细胞体外培养模型，并转染功能化碳纳米管载体系统，RT-PCR检测功能化多壁碳纳米管转染后NgR和BDNF；评价功能化多壁碳纳米管对不同培养基上神经元轴突生长情况。. 结果：体外细胞学研究提示PEI修饰的功能化碳纳米管具有良好的细胞活性和生物相容性，且具有很高的传导效率，可以作为一种理想的载体系统。体外转染结果提示NgR mRNA水平在转染后24小时下降了80%左右，至96小时，与转染前仍有明显差异。BDNF mRNA水平在转染后有明显增加，作用维持至96小时。在转染后早期到96小时，碳纳米管治疗组神经元突起长度较对照组有显著改善。提示功能化碳纳米管能有效传导治疗基因并发挥治疗效应。.3）功能化多壁碳纳米管的动物学研究. 建立大鼠脊髓半切损伤模型；免疫组化检测功能化碳纳米管对脊髓NgR和BDNF的表达影响；HRP逆行示踪、神经功能评分和HE染色评价功能化碳纳米管对脊髓损伤的修复情况。.结果：动物在体研究提示功能化碳纳米管能顺利通过血脑屏障，在脑组织内大量分布；在各治疗时间点能显著抑制脊髓NgR的表达；神经逆行示踪和HE染色提示功能化碳纳米管能显著改善脊髓再生和修复；神经功能评分证实功能化碳纳米管组治疗组动物较对照组有更好的功能恢复。.研究结果证实经表面修饰的功能化碳纳米管具有良好的生物相容性和安全性，能高效转染并有效发挥所携带效应分子的治疗作用，在神经科学基础和临床应用研究中有广阔的前景。