功能化金納米顆粒的暗場成像計數(shù)識別及在胞吞胞吐監(jiān)測中的應(yīng)用
發(fā)布時間：2021-06-01 07:32
隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展,納米材料的生物安全性能也成為了人們關(guān)注的重點。人們在生活環(huán)境中,不可避免地會接觸各種納米材料,納米材料由于粒徑處于宏觀粒子與原子簇的過度區(qū)域,具有獨特的理化性質(zhì)及生物動力學(xué)行為,對人體存在著潛在的威害。因此對納米材料與生物體之間相互作用的研究格外重要。本文通過暗場顯微成像技術(shù)實時監(jiān)測細胞對于金納米粒子的胞吞及胞吐作用,并構(gòu)建暗場成像自動化識別計數(shù)系統(tǒng)對細胞內(nèi)金納米粒子進行定量分析。同時通過對金納米粒子的功能化修飾研究細胞內(nèi)金納米材料的聚集狀態(tài)對細胞外排及細胞毒性的影響,得出以下主要結(jié)論:（1）通過采集到的暗場圖片顯示,納米材料的表面修飾影響細胞的內(nèi)吞,且細胞內(nèi)呈現(xiàn)出大量聚集的金納米粒子不易被外排至細胞外。（2）根據(jù)圖像的特征,成功構(gòu)建暗場成像自動化識別計數(shù)系統(tǒng)。此算法設(shè)定分為四個部分,包括色彩空間的轉(zhuǎn)換、亮度閥值的設(shè)定、圖像的分割以及色彩的分析。并用此系統(tǒng)對細胞內(nèi)吞、外排金納米粒子進行了定量分析。同時通過ICP-MS對細胞內(nèi)吞、外排金納米粒子進行定量檢測。兩種方法的檢測結(jié)果呈現(xiàn)出高度一致。（3）對兩種不同聚集狀態(tài)的金納米粒子進行了細胞活力、細胞凋亡以及ROS水平...
【文章來源】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】：58 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
局部表面等離子體共振示意圖
181.5.暗場顯微技術(shù)當(dāng)金納米材料的尺寸在納米量級時，常規(guī)的觀測方法不易被觀測到，在光照條件下，金納米粒子的局部表面等離子共振效應(yīng)，發(fā)生強烈的瑞利散射，使其可以在暗場顯微鏡下被觀測到。暗場顯微鏡又稱暗視野顯微鏡(樊春海等，2018；夏波等，2016；周昕等，2017)，在普通顯微鏡下直射光透過標(biāo)本的時候，一部分光被吸收；另一部分光透射或折射，形成標(biāo)本內(nèi)部結(jié)構(gòu)的真實投影。因此，在普通顯微鏡下所看到的是物體形態(tài)和結(jié)構(gòu)。暗場顯微鏡是利用斜射照明法阻擋透過標(biāo)本細節(jié)的直射光，以反射光和衍射光來觀察樣本，如圖1-2所示，在暗場顯微鏡下從側(cè)面照射到物體的光束，繞射或反射造成物體外形的側(cè)影(CARENCOS,etal,2016)。因此，暗場顯微鏡下所看到的只是物體的輪廓或物體的運動。暗場顯微鏡的聚光器和普通顯微鏡鏡是不同的，在暗場顯微鏡中裝有一個使光線不能直接通過的中央遮暗的聚光器，光線只能從聚光器四周和沒有被遮暗的地方斜射到樣本上。光線因斜射而沒有進入物鏡所以視野是暗的，只有標(biāo)本反射和衍射的光線才能進入物鏡，所以物體的邊緣是亮的。普通顯微鏡下可以看到450nm的細節(jié)，而暗場顯微鏡下能看到4-200nm的極微小物體。而且，金納米顆粒的粒徑不同，在暗場顯微鏡下還會顯現(xiàn)出不同的顏色，在傳感等領(lǐng)域(陳鈺等，2012；李穎等，2012；屠聞文等，2011；楊濤等，2017；云雯等，2013；張釗等，2020,馮兆斌，2013；于曉梅等，2018)中具有巨大前景(ALODHAYBA,etal,2020;BAGGAK,etal,2016;BOGUER,2014;KANGYR,etal,2010)。圖1-2暗場顯微鏡工作原理Fig.1-2Workingprincipleofdarkfieldmicroscope在最近的研究中，通過設(shè)計磁珠-金納米粒子雜交探針，利用暗場顯微鏡檢測T4多核苷酸激酶（T4PNK）的活性，檢測限低至0.0058U/mL。在另一項
第四章基于暗場顯微成像觀測納米顆粒的胞吞及胞吐29圖3-1：a).40nm金納米粒子透射電子顯微鏡表征；b.)SH-R36-AuNPs透射電子顯微鏡表征；c.)SH-R36P-AuNPs透射電子顯微鏡表征。Fig.3-1a.)Transmissionelectronmicroscopycharacterizationof40nmgoldnanoparticles;b.)TransmissionelectronmicroscopycharacterizationofSH-R36-AuNPs;c.)TransmissionelectronmicroscopycharacterizationofSH-R36P-AuNPs.a.b.
【參考文獻】：
期刊論文
[1]無機納米材料在神經(jīng)膠質(zhì)瘤診療中的應(yīng)用與特點[J]. 蘭穎,鄧橋妹,劉斯佳. 中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報. 2020(06)
[2]基于磁性材料的適配體傳感器在赭曲霉毒素超靈敏檢測中的研究進展[J]. 蔡小霞,苑靜,林童,郭徐靜,熊勇華,吳科盛,郭亮. 食品與發(fā)酵工業(yè). 2020(11)
[3]微懸臂梁傳感器在氣體檢測方面的應(yīng)用[J]. 張釗,梅永松,張毅,滕艷華. 科技風(fēng). 2020(09)
[4]Rapid ultrasensitive monitoring the single-particle surface-enhanced Raman scattering （SERS） using a dark-field microspectroscopy assisted system[J]. Shaochuang Liu,Yilun Ying,Yitao Long. Chinese Chemical Letters. 2020(02)
[5]二維金屬或共價有機骨架材料的制備及其化學(xué)與生物傳感應(yīng)用[J]. 楊濤,崔亞男,陳懷銀,李偉華. 化學(xué)學(xué)報. 2017(04)
[6]PC12 cell integrated biosensing neuron devices for evaluating neuronal exocytosis function upon silver nanoparticles exposure[J]. Pratikkumar Shah,Qiaoli Yue,Xuena Zhu,Fangcheng Xu,Huai-Sheng Wang,Chen-Zhong Li. Science China（Chemistry）. 2015(10)
[7]分析人造納米材料的環(huán)境風(fēng)險[J]. 周春燕. 資源節(jié)約與環(huán)保. 2015(07)
[8]基于核酸適配體的生物傳感技術(shù)在食品安全領(lǐng)域中的研究進展[J]. 云雯,陳世奇,馬麗,朱永紅,屠大偉,趙博. 食品工業(yè)科技. 2013(14)
[9]原子轉(zhuǎn)移自由基聚合在生物傳感中的應(yīng)用[J]. 李穎,吳亞鋒,袁亮,劉松琴. 分析化學(xué). 2012(12)
[10]基于石墨烯及其衍生物的生物傳感系統(tǒng)[J]. 陳鈺,王捷,劉仲明. 分析化學(xué). 2012(11)
博士論文
[1]低維納米材料與生物膜耦合力學(xué)行為連續(xù)體建模與分析[D]. 湯華遠.大連理工大學(xué) 2019
[2]功能化納米鉆石藥物體系的構(gòu)建及其在腫瘤診療中的研究[D]. 李林.山西大學(xué) 2017
[3]納米材料細胞攝取和胞內(nèi)運輸?shù)某上駥W(xué)研究[D]. 胡興杰.中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所) 2017
[4]幾種生物相容性良好的無機納米載藥體系的構(gòu)建及其在抗腫瘤方面的應(yīng)用[D]. 葛昆.河北大學(xué) 2017
[5]納米粒子跨膜運輸動力學(xué)機理研究[D]. 李曄.北京化工大學(xué) 2015
[6]金納米顆粒與細胞相互作用的暗場顯微研究[D]. 劉蒙蒙.中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所） 2015
[7]納米材料尺寸依賴的生物學(xué)效應(yīng)及應(yīng)用研究[D]. 張歡.中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所） 2014
[8]微懸臂梁力學(xué)傳感器的振動激發(fā)研究及在材料學(xué)中的應(yīng)用探索[D]. 馮兆斌.山東大學(xué) 2013
[9]高分子納米材料作為核酸和藥物載體用于腫瘤治療的研究[D]. 胡青蓮.浙江大學(xué) 2013
[10]生物膜—膜蛋白相互作用及納米粒子跨膜輸運的粗�；M研究[D]. 岳同濤.北京化工大學(xué) 2012
碩士論文
[1]不同尺寸的超順磁Fe3O4納米顆粒胞吐機制研究[D]. 徐世鑫.西北大學(xué) 2018
[2]激光拉曼光譜系統(tǒng)下實時、非標(biāo)記監(jiān)測胰島β細胞胞吐活動的研究[D]. 羅瑞瓊.廣西醫(yī)科大學(xué) 2016
[3]磁性納米粒子的內(nèi)吞及其對細胞取向及遷移行為的調(diào)制作用研究[D]. 賈珍基.蘇州大學(xué) 2016
[4]黑素細胞胞吐方式的直觀證據(jù)研究[D]. 張園園.山西醫(yī)科大學(xué) 2016
[5]納米材料的物理化學(xué)性質(zhì)對細胞攝取、內(nèi)吞機制及生物安全性影響的研究[D]. 于彩桐.蘇州大學(xué) 2015
[6]AMPK,CaMKⅡ和PKC在鈣信號調(diào)節(jié)骨骼肌細胞GLUT4胞吞和胞吐機制中的作用[D]. 李青.天津醫(yī)科大學(xué) 2014
[7]仿生修飾金納米桿用于癌細胞選擇性內(nèi)吞的研究[D]. 周文波.浙江大學(xué) 2010
本文編號：3209952
【文章來源】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)遼寧省
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【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
局部表面等離子體共振示意圖
181.5.暗場顯微技術(shù)當(dāng)金納米材料的尺寸在納米量級時，常規(guī)的觀測方法不易被觀測到，在光照條件下，金納米粒子的局部表面等離子共振效應(yīng)，發(fā)生強烈的瑞利散射，使其可以在暗場顯微鏡下被觀測到。暗場顯微鏡又稱暗視野顯微鏡(樊春海等，2018；夏波等，2016；周昕等，2017)，在普通顯微鏡下直射光透過標(biāo)本的時候，一部分光被吸收；另一部分光透射或折射，形成標(biāo)本內(nèi)部結(jié)構(gòu)的真實投影。因此，在普通顯微鏡下所看到的是物體形態(tài)和結(jié)構(gòu)。暗場顯微鏡是利用斜射照明法阻擋透過標(biāo)本細節(jié)的直射光，以反射光和衍射光來觀察樣本，如圖1-2所示，在暗場顯微鏡下從側(cè)面照射到物體的光束，繞射或反射造成物體外形的側(cè)影(CARENCOS,etal,2016)。因此，暗場顯微鏡下所看到的只是物體的輪廓或物體的運動。暗場顯微鏡的聚光器和普通顯微鏡鏡是不同的，在暗場顯微鏡中裝有一個使光線不能直接通過的中央遮暗的聚光器，光線只能從聚光器四周和沒有被遮暗的地方斜射到樣本上。光線因斜射而沒有進入物鏡所以視野是暗的，只有標(biāo)本反射和衍射的光線才能進入物鏡，所以物體的邊緣是亮的。普通顯微鏡下可以看到450nm的細節(jié)，而暗場顯微鏡下能看到4-200nm的極微小物體。而且，金納米顆粒的粒徑不同，在暗場顯微鏡下還會顯現(xiàn)出不同的顏色，在傳感等領(lǐng)域(陳鈺等，2012；李穎等，2012；屠聞文等，2011；楊濤等，2017；云雯等，2013；張釗等，2020,馮兆斌，2013；于曉梅等，2018)中具有巨大前景(ALODHAYBA,etal,2020;BAGGAK,etal,2016;BOGUER,2014;KANGYR,etal,2010)。圖1-2暗場顯微鏡工作原理Fig.1-2Workingprincipleofdarkfieldmicroscope在最近的研究中，通過設(shè)計磁珠-金納米粒子雜交探針，利用暗場顯微鏡檢測T4多核苷酸激酶（T4PNK）的活性，檢測限低至0.0058U/mL。在另一項
第四章基于暗場顯微成像觀測納米顆粒的胞吞及胞吐29圖3-1：a).40nm金納米粒子透射電子顯微鏡表征；b.)SH-R36-AuNPs透射電子顯微鏡表征；c.)SH-R36P-AuNPs透射電子顯微鏡表征。Fig.3-1a.)Transmissionelectronmicroscopycharacterizationof40nmgoldnanoparticles;b.)TransmissionelectronmicroscopycharacterizationofSH-R36-AuNPs;c.)TransmissionelectronmicroscopycharacterizationofSH-R36P-AuNPs.a.b.
【參考文獻】：
期刊論文
[1]無機納米材料在神經(jīng)膠質(zhì)瘤診療中的應(yīng)用與特點[J]. 蘭穎,鄧橋妹,劉斯佳. 中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報. 2020(06)
[2]基于磁性材料的適配體傳感器在赭曲霉毒素超靈敏檢測中的研究進展[J]. 蔡小霞,苑靜,林童,郭徐靜,熊勇華,吳科盛,郭亮. 食品與發(fā)酵工業(yè). 2020(11)
[3]微懸臂梁傳感器在氣體檢測方面的應(yīng)用[J]. 張釗,梅永松,張毅,滕艷華. 科技風(fēng). 2020(09)
[4]Rapid ultrasensitive monitoring the single-particle surface-enhanced Raman scattering （SERS） using a dark-field microspectroscopy assisted system[J]. Shaochuang Liu,Yilun Ying,Yitao Long. Chinese Chemical Letters. 2020(02)
[5]二維金屬或共價有機骨架材料的制備及其化學(xué)與生物傳感應(yīng)用[J]. 楊濤,崔亞男,陳懷銀,李偉華. 化學(xué)學(xué)報. 2017(04)
[6]PC12 cell integrated biosensing neuron devices for evaluating neuronal exocytosis function upon silver nanoparticles exposure[J]. Pratikkumar Shah,Qiaoli Yue,Xuena Zhu,Fangcheng Xu,Huai-Sheng Wang,Chen-Zhong Li. Science China（Chemistry）. 2015(10)
[7]分析人造納米材料的環(huán)境風(fēng)險[J]. 周春燕. 資源節(jié)約與環(huán)保. 2015(07)
[8]基于核酸適配體的生物傳感技術(shù)在食品安全領(lǐng)域中的研究進展[J]. 云雯,陳世奇,馬麗,朱永紅,屠大偉,趙博. 食品工業(yè)科技. 2013(14)
[9]原子轉(zhuǎn)移自由基聚合在生物傳感中的應(yīng)用[J]. 李穎,吳亞鋒,袁亮,劉松琴. 分析化學(xué). 2012(12)
[10]基于石墨烯及其衍生物的生物傳感系統(tǒng)[J]. 陳鈺,王捷,劉仲明. 分析化學(xué). 2012(11)
博士論文
[1]低維納米材料與生物膜耦合力學(xué)行為連續(xù)體建模與分析[D]. 湯華遠.大連理工大學(xué) 2019
[2]功能化納米鉆石藥物體系的構(gòu)建及其在腫瘤診療中的研究[D]. 李林.山西大學(xué) 2017
[3]納米材料細胞攝取和胞內(nèi)運輸?shù)某上駥W(xué)研究[D]. 胡興杰.中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所) 2017
[4]幾種生物相容性良好的無機納米載藥體系的構(gòu)建及其在抗腫瘤方面的應(yīng)用[D]. 葛昆.河北大學(xué) 2017
[5]納米粒子跨膜運輸動力學(xué)機理研究[D]. 李曄.北京化工大學(xué) 2015
[6]金納米顆粒與細胞相互作用的暗場顯微研究[D]. 劉蒙蒙.中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所） 2015
[7]納米材料尺寸依賴的生物學(xué)效應(yīng)及應(yīng)用研究[D]. 張歡.中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所） 2014
[8]微懸臂梁力學(xué)傳感器的振動激發(fā)研究及在材料學(xué)中的應(yīng)用探索[D]. 馮兆斌.山東大學(xué) 2013
[9]高分子納米材料作為核酸和藥物載體用于腫瘤治療的研究[D]. 胡青蓮.浙江大學(xué) 2013
[10]生物膜—膜蛋白相互作用及納米粒子跨膜輸運的粗�；M研究[D]. 岳同濤.北京化工大學(xué) 2012
碩士論文
[1]不同尺寸的超順磁Fe3O4納米顆粒胞吐機制研究[D]. 徐世鑫.西北大學(xué) 2018
[2]激光拉曼光譜系統(tǒng)下實時、非標(biāo)記監(jiān)測胰島β細胞胞吐活動的研究[D]. 羅瑞瓊.廣西醫(yī)科大學(xué) 2016
[3]磁性納米粒子的內(nèi)吞及其對細胞取向及遷移行為的調(diào)制作用研究[D]. 賈珍基.蘇州大學(xué) 2016
[4]黑素細胞胞吐方式的直觀證據(jù)研究[D]. 張園園.山西醫(yī)科大學(xué) 2016
[5]納米材料的物理化學(xué)性質(zhì)對細胞攝取、內(nèi)吞機制及生物安全性影響的研究[D]. 于彩桐.蘇州大學(xué) 2015
[6]AMPK,CaMKⅡ和PKC在鈣信號調(diào)節(jié)骨骼肌細胞GLUT4胞吞和胞吐機制中的作用[D]. 李青.天津醫(yī)科大學(xué) 2014
[7]仿生修飾金納米桿用于癌細胞選擇性內(nèi)吞的研究[D]. 周文波.浙江大學(xué) 2010
本文編號：3209952
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