光学标测纳米颗粒与细胞膜相互作用的功能信息表征方法研究

To solve the current problems about nanoparticle-cell interaction in biomedicine, we plan to use new technologies and new methods to explore the mechanism of anoparticle–cell membrane interaction. Because membrane properties and structural changes will cause changes in membrane potential, we can build up a mathematical model to describe and characterize the relationship between changes in membrane potential and the nanoparticle–cell membrane interaction based on the theory of cell electrophysiology and mass transfer study, and promote a new evaluation criterion for nanomaterials application research in biomedicine..Based on this method, we will build cell-level optical mapping system and discover the mechanism of .the interaction of gold nanoparticles with different properties with cell membrane. Looking for the optimized surface modified method of nanoparticles by considering the effect of gold nanoparticles with different size, different surface charging and different surface modified environment to promote nanoparticle drug applied research progress. And also provide a novel technical method for the study of nanoparticle–cell interaction.

以解决生物医学研究中纳米颗粒与细胞相互作用的问题为目标，课题创新性地提出利用光学标测技术在细胞层级实现纳米颗粒与细胞膜相互作用的光学表征方法。依据细胞膜性质和结构的变化会引起细胞膜电位的变化，结合细胞电生理学和传质学理论,建立细胞膜电位变化和纳米颗粒与细胞膜作用关系的数学模型，表征其与膜上电位变化的关系，为纳米材料在生物医学领域的应用研究提供评价标准。 .同时利用该方法，构建适合细胞尺度研究的光学标测系统，采用新技术新手段探讨不同性质的纳米颗粒与细胞膜的相互作用机制。从不同粒径、不同表面带电性以及不同表面修饰环境的金纳米颗粒中寻找跨膜性强同时对细胞膜损伤低的纳米颗粒表面修饰方式，研究和表征不同性质金纳米颗粒与细胞膜作用机制。推动纳米颗粒在生物医学领域的研究进展，为研究纳米颗粒与细胞相互作用提供一种崭新的技术手段。

以解决生物医学研究中纳米颗粒与细胞相互作用的问题为目标，课题创新性地提出利用光学标测技术在细胞层级实现纳米颗粒与细胞膜相互作用的光学表征方法。依据细胞膜性质和结构的变化会引起细胞膜电位的变化，结合细胞电生理学和传质学理论,建立细胞膜电位变化和纳米颗粒与细胞膜作用关系的数学模型，表征其与膜上电位变化的关系，为纳米材料在生物医学领域的应用研究提供评价标准。.项目完成任务书主要目标，围绕纳米颗粒与细胞膜作用的光学表征，主要进行了三方面工作，一是将细胞膜电位光学标测、细胞膜通透性改变的荧光成像结合起来，搭建了一套细胞膜电位光学标测系统，在此系统上对纳米颗粒改变膜通透性进行了研究；二是对光热纳米颗粒改变细胞膜通透性的机理进行了研究，通过将动态成像、金纳米颗粒的散射光成像、光热纳米颗粒引起的等离子体发光、光热气泡的散射光动态检测及光热气泡的光声信号检测结合起来，在一套光学系统中完整对整个气泡产生过程进行了表征；三是在对光热纳米颗粒改变膜通透性机理研究的基础上，开展应用研究，在药物递送及提升光动力治疗效果方面开展了研究。