本文選題：碳黑 + 金屬��； 參考：《中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)》2017年博士論文

【摘要】：空氣中的顆粒物(PM,particulate matter)是空氣污染對(duì)人類健康造成威脅的主要成分。目前已有大量的研究證實(shí)了PM的毒性效應(yīng)。但是,PM造成的毒性效應(yīng)機(jī)制仍然沒有得到完善的研究。由于粒徑較小的PM在肺部的沉降和聚集速度更快,可以對(duì)人體健康產(chǎn)生更大的危害。因此目前對(duì)粒徑較小的PM 2.5對(duì)人類健康的威脅研究更為廣泛。這其中,PM 2.5與人為排放的金屬之間的相互作用以及其毒性效應(yīng)與人類健康尤為相關(guān)。PM 2.5和納米顆粒相似,具有較大的比表面積,能夠吸附空氣中的多種污染物,從而造成與同樣組分的顆粒完全不同的毒性效應(yīng)。因此,我們認(rèn)為,對(duì)具有亞微米尺度的納米材料的研究是理解PM2.5毒性機(jī)制的良好途徑�？諝庵械腃Bs(碳黑,carbon blacks)主要來自燃燒源產(chǎn)生的煙灰,屬于純碳元素顆粒。CBs被視為空氣中細(xì)顆粒毒性研究的良好模型。本論文中,我們使用CBs和金屬離子作為PM 2.5的模式材料,研究了CBs的細(xì)胞毒性以及CBs和金屬離子體外和體內(nèi)的協(xié)同毒性效應(yīng)及機(jī)制,具體如下:(1)研究了不同大小(14,51和95 nm)的CBs對(duì)小鼠巨噬細(xì)胞RAW264.7細(xì)胞的細(xì)胞毒性效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),CBs的細(xì)胞攝取以及細(xì)胞毒性呈劑量依賴性和尺寸依賴性效應(yīng)。細(xì)胞攝取了大量的CBs,誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生的氧化應(yīng)激和核損傷,是CBs的細(xì)胞毒性的關(guān)鍵因素。(2)研究了CBs和不同金屬元素的聯(lián)合細(xì)胞毒性作用,發(fā)現(xiàn)CBs和金屬元素對(duì)RAW264.7細(xì)胞和BEAS-2B細(xì)胞造成了協(xié)同細(xì)胞毒性。使用同步輻射X射線成像與分析技術(shù),研究CBs和金屬元素的吸附作用和CBs-金屬?gòu)?fù)合物在細(xì)胞內(nèi)的分布。研究發(fā)現(xiàn)CBs可以吸附并載帶金屬進(jìn)入細(xì)胞,造成了細(xì)胞內(nèi)金屬元素濃度的升高,引起了毒性的增強(qiáng)。我們對(duì)CBs-金屬?gòu)?fù)合物細(xì)胞毒性的生物學(xué)機(jī)制進(jìn)行了研究,研究發(fā)現(xiàn),CBs-金屬?gòu)?fù)合物能夠造成細(xì)胞自噬-溶酶體功能障礙,是CBs和金屬協(xié)同細(xì)胞毒性的機(jī)制。(3)研究了CBs與金屬離子在動(dòng)物水平的聯(lián)合呼吸毒性,發(fā)現(xiàn)CBs和金屬離子造成了顯著的協(xié)同呼吸毒性。對(duì)肺灌洗液(BAL)中的生化指標(biāo),以及血清和BAL中的炎性因子的分析結(jié)果顯示,CBs-Ni2+復(fù)合物滴注則造成了顯著的協(xié)同呼吸毒性。肺部的病理切片研究顯示CBs-Ni2+復(fù)合物滴注引起了肺部大量的炎性細(xì)胞浸潤(rùn),支氣管腫脹,支氣管壁增厚,支氣管壁和肺泡壁充血水腫,肺泡壁增增厚,水腫。ICP-OES和同步輻射X射線熒光顯微術(shù)(XRF)研究結(jié)果顯示,CBs可以載帶Ni2+進(jìn)入肺部,造成肺部Ni元素含量急劇上升,同時(shí)對(duì)肺部的生命元素Ca也造成了影響。我們對(duì)CBs-金屬?gòu)?fù)合物呼吸毒性的生物學(xué)機(jī)制進(jìn)行了研究,研究發(fā)現(xiàn),CBs-金屬?gòu)?fù)合物能夠造成肺部自噬-溶酶體功能障礙,是CBs和金屬協(xié)同呼吸毒性的詳細(xì)機(jī)制。(4)DNA納米結(jié)構(gòu)已經(jīng)分子傳感,分子計(jì)算,納米機(jī)器以及診斷和治療中廣泛應(yīng)用。DNA納米結(jié)構(gòu)和生命系統(tǒng)的相互作用以及他們的生物相容性是非常重要的問題,目前對(duì)DNA納米結(jié)構(gòu)的毒理學(xué)研究和理解仍然比較有限。在這一研究中,我們選擇四面體DNA納米結(jié)構(gòu)(TDNs),最實(shí)用的DNA納米結(jié)構(gòu)之一,作為DNA納米結(jié)構(gòu)的代表。我們選擇廣泛用于生物醫(yī)學(xué)研究的正常支氣管上皮細(xì)胞(BEAS-2B細(xì)胞),癌細(xì)胞(HeLa細(xì)胞)和巨噬細(xì)胞(RAW264.7細(xì)胞)作為代表性的哺乳動(dòng)物細(xì)胞模型。我們觀察了TDNs與上述三種細(xì)胞系的不同攝取動(dòng)態(tài),通過細(xì)胞毒性測(cè)定,蛋白質(zhì)表達(dá)測(cè)定,炎癥和細(xì)胞凋亡監(jiān)測(cè)以及細(xì)胞器功能檢測(cè)展示了TDNs優(yōu)秀的生物相容性。重要的是,我們發(fā)現(xiàn)TDN不改變細(xì)胞周期進(jìn)程和細(xì)胞分裂。這一研究的發(fā)現(xiàn)將加深我們對(duì)DNA納米結(jié)構(gòu)與哺乳動(dòng)物細(xì)胞的相互作用的理解,這將有助于更好地設(shè)計(jì)基于DNA納米結(jié)構(gòu)的生物探針和生物載體,以進(jìn)一步應(yīng)用于生物和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域�？傊�,在本論文中,我們研究了CBs的細(xì)胞毒性以及CBs與金屬離子在細(xì)胞水平和動(dòng)物水平的聯(lián)合毒性效應(yīng)。結(jié)果顯示,CBs具有顯著的尺寸依賴性細(xì)胞毒性。我們發(fā)現(xiàn),CBs可以載帶金屬離子進(jìn)入細(xì)胞和肺組織,引起顯著的協(xié)同毒性效應(yīng)。并且揭示了CBs和金屬離子協(xié)同毒性的機(jī)制:自噬-溶酶體功能障礙。我們的結(jié)果為理解空氣顆粒物的毒性以及對(duì)人類健康的影響提供了新的理解和資料。最后,我們對(duì)一種新型的DNA納米結(jié)構(gòu),DNA四面體進(jìn)行了細(xì)胞安全性評(píng)估,證明了DNA四面體的良好的細(xì)胞安全性,加深我們對(duì)DNA納米結(jié)構(gòu)與哺乳動(dòng)物細(xì)胞的相互作用的理解,這將有助于更好地設(shè)計(jì)基于DNA納米結(jié)構(gòu)的生物探針和生物載體,以進(jìn)一步應(yīng)用于生物和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
[Abstract]:In this paper , we have studied the cytotoxicity of PM 2.5 and metal ions on RAW264.7 cells . In this paper , we have studied the biological mechanism of DNA nanostructure and mammalian cell . The results of this study show that the interaction between DNA nanostructures and life systems and their biocompatibility are very important . We have found that the interaction between DNA nanostructures and life systems and their biocompatibility are very important .
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X513

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本文編號(hào)：1980482