培养基中CdTe量子点物化性质的变化对其细胞毒性影响的研究

The physicochemical properties of the quantum dots will be changed in the cell culture media as influenced by protein concentration, ionic strength and pH, etc. These physicochemical changes can further influence the uptake of quantum dots into cells, cellular interaction, and subsequent cytotoxicity evaluation of quantum dots. However, the physicochemical changes of the quantum dots in the cell culture media, and how the physicochemical properties influence the cytotoxic effects are still unknown. Thus, this research will characterize the physicochemical changes of CdTe quantum dots, and develop a new method to detect CdTe quantum dots and free Cd2+ in the cell culture media. Furthermore, to determine the effect systematically assessed the influence of culture media on the cytotoxicity, the cytotoxicity caused by CdTe quantum dots in different cell culture media will be compared. Finally, the relationship between free Cd2+ in cell culture media and its role in the cytotoxicity of CdTe quantum dots will be understood by a systematic comparison of cytotoxicity between Cd2+ in the cell culture media and CdTe quantum dots. The successful completion of the proposed project will improve the method of cytotoxicity evaluation of quantum dots, and would be helpful in the design and synthesis of biocompatible and stable quantum dots.

在体外细胞毒性研究中，量子点的物化性质会受培养基中蛋白浓度、离子强度和pH等的影响而发生变化，从而很可能影响量子点能否进入细胞以及在细胞内的作用方式，并最终决定量子点的细胞毒性效应评价。然而目前关于量子点在培养基中发生的物化性质变化及对其细胞毒性效应的作用尚未阐明。本项目拟通过对培养基中CdTe量子点的物化性质变化进行表征分析，建立针对培养基环境下定量检测CdTe量子点及其溶解释放出Cd2+浓度的新方法。继而分析比较不同培养基条件下CdTe量子点的细胞毒性效应，结合培养基中CdTe量子点物化性质的表征，揭示培养基调控CdTe量子点细胞毒性的规律。最后进一步研究CdTe量子点引起细胞毒性与培养基中释放出Cd2+之间的关系，明确培养基中Cd2+在CdTe量子点诱发细胞毒性中发挥的作用。本项目的研究结果将不仅有助于改进量子点细胞毒理学的评价方法，而且有利于良好生物相容性量子点的设计与合成。

在体外细胞毒性研究中，量子点的物化性质会受培养基中蛋白浓度、离子强度和pH等的影响而发生变化，从而很可能影响量子点能否进入细胞以及在细胞内的作用方式，并最终决定量子点的细胞毒性效应评价。然而目前关于量子点在培养基中发生的物化性质变化及对其细胞毒性效应的作用尚未阐明。本项目通过对培养基中CdTe量子点的物化性质变化进行表征分析，研究了针对培养基环境下定量检测CdTe量子点及其溶解释放出Cd2+浓度的方法。研究CdTe量子点引起细胞毒性与培养基中释放出Cd2+之间的关系，探讨了培养基中Cd2+在CdTe量子点诱发细胞毒性中发挥的作用。实验结果显示，CdTe量子点对原代肝细胞以及肾小管上皮细胞均产生了细胞毒性。肝细胞对CdTe量子点的耐受性要高于肾小管上皮细胞。CdTe量子点能够进入两种细胞内。经CdTe量子点染毒后仅少数细胞内含Cd2+。随着染毒浓度的增大，含量子点的细胞数目不断增加。倒置荧光显微镜下的观察也证实了量子点在细胞内的存在。CdTe量子点在细胞内释放出镉离子。随着暴露浓度的增大，含Cd2+的细胞比例呈逐渐上升趋势。“木马”效应解释了细胞内存在镉离子的现象。CdTe量子点诱发细胞产生氧化应激效应。细胞内ROS产生量随着CdTe量子点暴露浓度的增加而增加。对两种细胞内与氧化应激相关酶的研究发现SOD的活力上升，而过氧化氢酶的活力出现下降。CdTe量子点诱导细胞凋亡，并造成细胞DNA断裂损伤。本项目研究中发现荧光探针技术用于培养基中量子点的测定受到血清蛋白等引起的荧光内滤效应的影响，干扰大，灵敏度低。基于浊点萃取的分离富集方法也不适用于谷胱甘肽或3-巯基丙酸修饰的CdTe量子点，影响了对于培养基中Cd2+在CdTe量子点诱发细胞毒性中发挥的作用的探讨。本项目的研究结果有助于改进量子点细胞毒理学的评价方法，而且有利于良好生物相容性量子点的设计与合成。