本文關(guān)鍵詞： 原始態(tài)人工納米材料 水環(huán)境過(guò)程 免疫毒性 納米二氧化釩 氧化石墨烯　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：人工納米材料廣泛應(yīng)用的同時(shí)會(huì)對(duì)環(huán)境中的生命有機(jī)體產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)。目前已有很多碳納米材料及金屬和金屬氧化物納米材料(諸如納米銀、納米二氧化鈦等)的生物學(xué)效應(yīng)被報(bào)道。然而,這些報(bào)道幾乎都是基于原始態(tài)的納米材料的生物學(xué)效應(yīng),極少考慮到環(huán)境暴露(尤其是當(dāng)納米材料進(jìn)入水環(huán)境中)對(duì)納米材料賦存狀態(tài)(物理化學(xué)性質(zhì))的影響及后續(xù)生物學(xué)效應(yīng)的變化。很多研究已經(jīng)表明納米材料負(fù)面(毒性)效應(yīng)的產(chǎn)生除與其尺寸效應(yīng)相關(guān),其表面電荷等物理化學(xué)特性對(duì)其毒性也有重要影響。所以,納米材料在環(huán)境中賦存狀態(tài)的變化很可能會(huì)導(dǎo)致其生物學(xué)效應(yīng)的某種改變。因此,關(guān)注納米材料進(jìn)入環(huán)境(尤其是水環(huán)境),其賦存狀態(tài)的變化而產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)更具有實(shí)際研究意義。 近幾年,納米材料對(duì)于免疫系統(tǒng)的毒性受到研究者越來(lái)越多的重視。免疫系統(tǒng)的職責(zé)是通過(guò)識(shí)別自我和非我,抵御外界侵染從而達(dá)到保護(hù)自己的目的。因此,納米材料對(duì)免疫細(xì)胞和免疫系統(tǒng)造成的影響可以直接表明其對(duì)于有機(jī)生命體的周身穩(wěn)態(tài)及在抵御外界入侵中的重要調(diào)控作用,而這些調(diào)控作用的起始和發(fā)展過(guò)程也將是未來(lái)研究的重要方向。 在本論文相關(guān)的研究項(xiàng)目中,我們圍繞上述兩方面展開(kāi)了相關(guān)研究。 首先,我們研究了納米二氧化釩的在水環(huán)境中的轉(zhuǎn)化及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物對(duì)巨噬細(xì)胞的影響。 當(dāng)發(fā)生相轉(zhuǎn)換的時(shí)候,納米二氧化釩(nano-vanadium dioxide簡(jiǎn)寫(xiě)為nano-VO2或nVO2)隨之產(chǎn)生的熱致變色及其它的物理化學(xué)特性變化使其廣泛應(yīng)用于電子、光學(xué)器件,以及智能窗的研發(fā)中。之前的研究人員對(duì)于含釩元素的離子和化合物的生物學(xué)效應(yīng)有很多報(bào)道,但是研究者們并不了解納米級(jí)的二氧化釩是否也有一些獨(dú)特的生物學(xué)效應(yīng)。通過(guò)短期細(xì)胞暴露,我們研究了納米二氧化釩對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞的毒性效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),納米二氧化釩在酸性的水環(huán)境中容易發(fā)生化學(xué)變化,產(chǎn)生更大的絮狀的聚集顆粒；這種酸性水中轉(zhuǎn)化產(chǎn)物會(huì)對(duì)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生特異性的毒性效應(yīng)；進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),該納米二氧化釩的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物可導(dǎo)致細(xì)胞中鈣流的發(fā)生及鈣離子濃度的上升及后續(xù)線粒體膜通透的產(chǎn)生；此外,在對(duì)細(xì)胞系的短時(shí)程暴露期間(6到12小時(shí)),我們發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞的溶酶體功能受損并發(fā)生溶酶體膜通透。上述結(jié)果顯示納米二氧化釩在酸性水中的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物可通過(guò)導(dǎo)致溶酶體膜通透和鈣流產(chǎn)生從而導(dǎo)致巨噬細(xì)胞迅速死亡。 其次,我們開(kāi)展了原始態(tài)石墨烯和其氧化衍生物氧化石墨烯對(duì)原代B細(xì)胞和漿細(xì)胞的免疫毒性研究。 由于具有大量功能基團(tuán)及良好的生物相容性,氧化石墨烯具有廣泛的醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景,已有很多研究顯示,氧化石墨烯能夠誘導(dǎo)多種免疫細(xì)胞的激活和影響免疫系統(tǒng)的調(diào)控過(guò)程。在此,我們研究了氧化石墨烯對(duì)B細(xì)胞和體液免疫的影響,并比較石墨烯和氧化石墨烯在這方面生物學(xué)效應(yīng)中的差異。我們的研究發(fā)現(xiàn),氧化石墨烯并不能對(duì)B細(xì)胞導(dǎo)致如同對(duì)巨噬細(xì)胞那樣的急性毒性,但是它能夠調(diào)控B細(xì)胞表型的變化,導(dǎo)致一些共刺激分子(諸如CD80、CD86,尤其是CD40)的上調(diào)；同時(shí),經(jīng)典的和非經(jīng)典的抗原提呈分子的膜表達(dá)也受到影響；此外,在體外暴露實(shí)驗(yàn)中,我們對(duì)終末分化的免疫球蛋白分泌細(xì)胞——漿細(xì)胞進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),氧化石墨烯能導(dǎo)致漿細(xì)胞免疫球蛋白分泌減少并誘導(dǎo)更加嚴(yán)重的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激產(chǎn)生,并提示這是由于免疫球蛋白阻滯于細(xì)胞內(nèi)引起的。上述結(jié)果顯示氧化石墨烯對(duì)原代B細(xì)胞和在體液免疫中具有重要地位的漿細(xì)胞都有影響。 我們的研究結(jié)果從兩個(gè)重要角度顯示了人工納米材料的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)其負(fù)面生物學(xué)效應(yīng)的重要性。
[Abstract]:The biological effects of nano - materials ( such as nano - silver , nano - titanium dioxide , etc . ) have been reported . However , these reports are almost based on the biological effects of nano - materials such as nano - silver and nano - titanium dioxide . In recent years , the toxicity of nano - materials to the immune system has been paid more and more attention by researchers . The responsibility of the immune system is to protect themselves by recognizing self - and non - ego . Therefore , the effects of nano - materials on immune cells and immune systems can directly indicate their important role in protecting the homeostasis of the organism and resisting external invasion , and the initiation and development of these regulatory effects will also be the important direction of future research . In the research project related to this paper , we have carried out the relevant research around the above two aspects . First , we studied the transformation of vanadium dioxide in water environment and its effect on macrophages . Nano - vanadium dioxide is widely used in the research and development of electron , optical devices and intelligent windows . The results show that the transformation products of nano - vanadium dioxide in acidic water can lead to the rapid death of macrophages by causing lysosomal membrane permeability and calcium flow . Secondly , we conducted the study on the toxicity of graphene and its oxidized graphene oxide to primary B cells and plasma cells . It has been shown that graphene oxide can induce the activation of various immune cells and the regulation of immune system . Our results show the importance of the physical and chemical properties of artificial nanomaterials to their negative biological effects from two important angles .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1462909