本文關(guān)鍵詞：多壁碳納米管對人工模擬細(xì)胞膜和質(zhì)膜囊泡的作用及過程

  更多相關(guān)文章： 多壁碳納米管 人工模擬細(xì)胞膜 質(zhì)膜囊泡 膜破壞 跨膜過程

【摘要】：碳納米管(carbon nanotubes, CNTs)具有出色的電學(xué)、力學(xué)和熱力學(xué)性能,在工業(yè)和科技領(lǐng)域擁有極高的應(yīng)用潛力,如超級電容器、生物傳感器、藥物運輸載體等。越來越多的碳納米管被排放進入環(huán)境體系,碳納米管的毒性逐漸受到重視。碳納米管與細(xì)胞膜的直接接觸是其被細(xì)胞攝取并導(dǎo)致細(xì)胞毒性的關(guān)鍵。但是,碳納米管對細(xì)胞膜完整性的破壞以及其進行跨膜運輸?shù)姆绞饺源嬖谝蓡枴１菊撐囊远啾谔技{米管為研究對象,以人工模擬細(xì)胞膜和質(zhì)膜囊泡為載體,研究多壁碳納米管在細(xì)胞膜表面的吸附過程、跨膜過程、引起膜損傷以及與碳管性質(zhì)的關(guān)系,并討論了這些過程的相關(guān)機理。選擇表面性質(zhì)不同的純化、石墨化、羥基化和羧基化多壁碳納米管,制備表面帶正、負(fù)電的大單層囊泡(giant unilamellar vesicles, GUVs)和支持磷脂雙層膜(supported lipid bilayers, SLBs)作為細(xì)胞膜模型,通過顯微鏡觀察和耗散型石英晶體微天平(quarz crystal microbalance with dissipation monitoring, QCM-D)的檢測,研究碳納米管的表面電性與缺陷程度對模擬細(xì)胞膜損傷的影響,對碳管在膜上的吸附進行定量分析,并對模擬細(xì)胞膜的破裂過程進行討論。真實體液環(huán)境中大量蛋白質(zhì)等生物分子能夠吸附在碳管表面,因此用牛血清白蛋白(bovine serum albumin, BSA)修飾碳管,并對吸附蛋白前后的碳管進行全面的表征。表面帶負(fù)電的碳管在靜電力作用下吸附在正電SLBs上,使正電GUV破裂；可以提取膜中的磷脂分子,造成負(fù)電SLBs的質(zhì)量少量流失,但對負(fù)電GUV沒有明顯損傷。碳管的缺陷程度與在正電膜上的吸附質(zhì)量呈線性關(guān)系,并決定了負(fù)電膜的流失質(zhì)量。來自于缺陷氧化的表面官能團和未氧化的懸掛碳鍵都是與膜反應(yīng)的活性位點。正電GUV的破裂伴隨著碳管吸附,可以將碳管吞入正電GUV內(nèi)部。實驗結(jié)果說明,碳管在模擬細(xì)胞膜上的吸附受靜電作用主導(dǎo),也可通過非靜電作用與膜作用；缺陷程度決定了碳管與模擬細(xì)胞膜作用、造成膜損傷的程度。為了進一步理解碳納米管的跨膜過程,我們研究了羧基化多壁碳管對人鼠嗜堿性細(xì)胞白血病(RBL)細(xì)胞、從RBL細(xì)胞剝離的大型質(zhì)膜囊泡(giant plasma membrane vesicles, GPMV)、負(fù)電GUV的影響,并研究了鈣離子在此過程中的作用。 研究發(fā)現(xiàn)帶負(fù)電的碳管能夠吸附在帶負(fù)電的RBL細(xì)胞表面。Ca2+的加入能促進細(xì)胞攝取碳管,這種攝取是RBL細(xì)胞的內(nèi)吞作用主導(dǎo)的。Ca2+的存在下多壁碳管能夠自發(fā)進入GPMV中并富集,但不破壞GPMV的形態(tài),卻可以破壞負(fù)電GUV的形態(tài)。實驗結(jié)果說明,單根碳管可以不依賴于細(xì)胞能量供給,不經(jīng)過內(nèi)吞作用而直接穿透細(xì)胞膜進入細(xì)胞內(nèi)部。
【關(guān)鍵詞】：多壁碳納米管 人工模擬細(xì)胞膜 質(zhì)膜囊泡 膜破壞 跨膜過程
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X171.5
【目錄】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 碳納米管簡介11-13
• 1.1.1 結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用11-12
• 1.1.2 功能化修飾12-13
• 1.2 碳納米管的細(xì)胞毒性13-17
• 1.2.1 碳納米管的性質(zhì)對細(xì)胞毒性的影響13-14
• 1.2.2 碳納米管對細(xì)胞膜的損傷14-16
• 1.2.3 碳納米管的跨膜運輸16-17
• 1.3 細(xì)胞膜模型17-19
• 1.4 研究意義及創(chuàng)新點19-20
• 第2章 多壁碳納米管對人工模擬細(xì)胞膜的作用及破壞20-45
• 2.1 材料與方法20-30
• 2.1.1 實驗材料與試劑20-21
• 2.1.2 多壁碳納米管的表征21-23
• 2.1.3 多壁碳納米管懸浮液的制備23-25
• 2.1.4 多壁碳納米管的標(biāo)準(zhǔn)定量曲線25-27
• 2.1.5 暴露實驗27
• 2.1.6 吸附實驗27-30
• 2.2 結(jié)果與討論30-45
• 2.2.1 多壁碳納米管的性質(zhì)30-33
• 2.2.2 表面電性的作用33-36
• 2.2.3 表面缺陷的作用36-40
• 2.2.4 模擬細(xì)胞膜破裂的過程和機制40-44
• 2.2.5 本章小結(jié)44-45
• 第3章 多壁碳納米管的跨膜過程45-55
• 3.1 材料與方法45-47
• 3.1.1 實驗材料與試劑45
• 3.1.2 溶液配制45-46
• 3.1.3 細(xì)胞培養(yǎng)與暴露實驗46
• 3.1.4 質(zhì)膜囊泡的制備與暴露實驗46-47
• 3.2 結(jié)果與討論47-55
• 3.2.1 RBL細(xì)胞對多壁碳納米管的攝取47-49
• 3.2.2 多壁碳納米管對質(zhì)膜囊泡的影響49-54
• 3.2.3 本章小結(jié)54-55
• 第4章 結(jié)論與展望55-57
• 4.1 結(jié)論55-56
• 4.2 展望56-57
• 參考文獻57-67
• 致謝67-69
• 碩士期間論文發(fā)表情況69-70
• 附件70

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本文編號：698739