【摘要】：氧化鐵納米顆粒(NPs)及其復(fù)合材料是優(yōu)異的吸附劑及催化劑,并具有超順磁性和良好的生物相容性,能夠進(jìn)行各種功能化修飾,廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)療的各個領(lǐng)域。氧化鐵NPs普遍和多樣化的應(yīng)用極大地增加了 NPs與生物體直接接觸的可能性。因此,研究氧化鐵NPs與生物膜的相互作用對評價其對生物的安全性十分必要。真實細(xì)胞膜組分多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,具有不對稱性及側(cè)向異質(zhì)性,并且膜整體電位為負(fù)但含有少量正電結(jié)構(gòu)域。這些組分和結(jié)構(gòu)特性與NP-膜相互作用密切相關(guān)。因此,本研究以膜上帶電位點及脂質(zhì)組成為切入點,以γ-Fe203NPs為研究對象,選取大單層囊泡(GUVs)和小單層囊泡(SUVs)作為模擬細(xì)胞膜,探討NP-膜相互作用。通過調(diào)節(jié)帶電脂質(zhì)(陽離子脂質(zhì)DOTAP和陰離子脂質(zhì)DOPG)的加入量制備一系列不同電荷分布的模擬細(xì)胞膜。通過引入不同種類的脂質(zhì),如磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰絲氨酸(PS)、鞘磷脂(SM)以及膽固醇(Chol)制備一系列不同脂質(zhì)組分的模擬細(xì)胞膜。模擬細(xì)胞膜中的帶電位點對NP-膜相互作用產(chǎn)生影響。利用激光掃描共聚焦顯微鏡及石英晶體微天平(QCM)技術(shù)研究NPs對模擬細(xì)胞膜形態(tài)及完整性的影響。結(jié)果表明,當(dāng)整體電位為負(fù)的模擬細(xì)胞膜中含有少量正電位點時,γ-Fe203 NPs能夠在膜上發(fā)生粘附甚至引起膜破裂。即模擬細(xì)胞膜上的正電結(jié)構(gòu)域為γ-Fe203 NPs的粘附提供了位點。并且與整體膜電位相比,膜中正電位點的數(shù)量決定了負(fù)電γ-Fe203 NPs引起的膜損傷程度。此外,利用熒光光譜掃描及廣義極化(GP)值計算定量分析NPs對SUVs流動性的影響。結(jié)果表明,γ-Fe2O3NPs能夠?qū)е耂UVs脂質(zhì)有序性降低,膜流動性增加。利用紅外光譜譜圖分析NPs對脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,γ-Fe203 NPs可以通過磷酸二酯及三甲胺基團(tuán)與膜發(fā)生相互作用。模擬細(xì)胞膜中脂質(zhì)種類不同也會導(dǎo)致NP-膜相互作用產(chǎn)生差異。QCM實驗表明,盡管SUVs整體電位為負(fù),脂質(zhì)組分不同時,NP-膜相互作用也不相同。當(dāng)膜中含有SM或Chol時,負(fù)電γ-Fe203NPs能夠通過擴(kuò)散接近膜,導(dǎo)致NPs在膜上發(fā)生粘附甚至引起膜破裂。而當(dāng)膜中同時存在SM與Chol時,Chol能夠與SM形成液體有序相(Lo)結(jié)構(gòu)域。該膜結(jié)構(gòu)域能夠削弱NP-膜相互作用,增強(qiáng)膜的穩(wěn)定性。此外,GP值計算結(jié)果表明,該液體有序相(Lo)結(jié)構(gòu)域的存在能夠維持膜的流動性,抑制,γ-Fe203NPs誘導(dǎo)的膜流動性增加。紅外譜圖表明,y-Fe203 NPs還可以通過酰胺基團(tuán)、羥基等結(jié)構(gòu)與膜發(fā)生相互作用。此外,當(dāng)膜中同時引入正電位點及多種脂質(zhì)組分時,QCM實驗及GP值計算結(jié)果表明,負(fù)電γ-Fe203 NPs與膜之間的相互作用明顯增強(qiáng),NPs在膜上的粘附量增加,甚至能夠引起膜破裂。這可能是因為膜上不僅含有正電位點,還含有豐富的脂質(zhì)種類,γ-Fe203 NPs能夠通過影響多種脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)來影響膜性質(zhì),顯著增強(qiáng)了 NP-膜的相互作用。本研究揭示了 γ-Fe2O3 NPs與模擬細(xì)胞膜可能的作用機(jī)制,為預(yù)測γ-Fe203 NPs的環(huán)境行為和環(huán)境歸趨提供依據(jù),對了解其生物效應(yīng)確認(rèn)其對生物的安全性至關(guān)重要。
【圖文】：

３．１結(jié)果與討論逡逑３．１．１邋Ｙ－Ｆｅ２0３邋ＮＰｓ及不同正電位點模擬細(xì)胞膜的性質(zhì)逡逑ＸＲＤ光譜證實ｆ邋ｙ－Ｆｅ２０３邋ＮＰｓ的晶體結(jié)構(gòu)（圖３－１）。單個Ｙ－Ｆｅ２０３ＮＰ的平均逡逑直徑為３１ｎｍ。ｙ－Ｆｅ２0３ＮＰｓ在去離子水中和０．１邋Ｍ葡萄糖溶液中的平均水合粒徑逡逑為邋５４５．４±８２．９ｎｍ邋和邋６０５．９±５１．０ｎｍ。如圖邋３－２Ａ邋所示，在邋ｐＨ３－丨０邋范圍內(nèi)，？ｙ－Ｆ＾Ｃｈ逡逑ＮＰｓ的Ｃ電位在去離子水和０．１邋Ｍ葡萄糖溶液中基本均為負(fù)值。而在實驗ｐＨ逡逑７．４士０．１時，丫－Ｆｅ２0３邋ＮＰｓ的Ｃ電位在去離子水中為－７．５邋ｍＶ，在０．ＩＡ／葡荀糖中為逡逑－３２．５邋ｍＶ。并且因為Ｇ電位絕對值更大，所以ｙ－Ｆｅ２0３邋ＮＰｓ在０．１邐葡萄糖溶液逡逑中的分散更穩(wěn)定［８５］。逡逑１６００－．邐逡逑１４００－逡逑？芑邋１２００－逡逑Ｓ逡逑—１０００－逡逑６００－１邐邐邐．邐邐邐．邐邐邐．邐邐邐．邐■邐１逡逑２０邐３０邐４０邐５０邐６０邐７０逡逑２６邋（°）逡逑圖３－丨Ｙ－Ｆｅ２0３邋ＮＰｓ的ＸＲＤ譜圖逡逑Ｆｉｇ．邋３－ｌ．ＸＲＤ邋ｏｆｙ－Ｆｅ２0３ＮＰｓ逡逑１７逡逑

Ｒｔａｐ邋ｖａｌｕｅｓ邋ａｔ邋ｐＨ邋７．４邋ｉ邋０．１逡逑３．１．２顯微觀察Ｙ－Ｆｅ２0３邋ＮＰｓ對不同正電位點膜形態(tài)及完整性的影響逡逑在顯微鏡下觀察通過溫和水化法制備的ＧＵＶｓ（圖３－３）。ＧＵＶｓ直徑在１０－逡逑１００邐范圍內(nèi)，并且不同值的ＧＵＶｓ形態(tài)與大小并無明顯差異。逡逑Ｈｔａｐ邋＝邋０邋ｈ尸＝邋０．２邐？７；＾邋＝邋０．４邋Ｒｔａｐ－０－６邋化廣0．？邋＾／＞＝＇邋0逡逑■■■■■■逡逑圖３－３不同及值的ＧＵＶｓ的顯微圖像。每張圖片的標(biāo)尺均為５０邋｜ｉｍ逡逑Ｆｉｇ．邋３－３．邋Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ＧＵＶｓ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋Ｒ／ａｐ邋ｖａｌｕｅｓ．邋Ｔｈｅ邋ｓｃａｌｅ邋ｂａｒ邋ｉｎ邋ｅａｃｈ邋ｉｍａｇｅ邋ｉｓ逡逑５０邋ｆｉｍ逡逑但是，不同如尸值的ＧＵＶｓ暴露于Ｙ－Ｆｅ２０３邋ＮＰｓ后差異明顯（圖３－４）。逡逑值越大，ＧＵＶｓ破裂越嚴(yán)重。不含正電位點的ＧＵＶｓＣＲｔｍ／＾０）大部分保持完整。逡逑圖像中可見的黑灰色物質(zhì)是團(tuán)聚和沉降的Ｙ－Ｆｅ２０３邋ＮＰｓ，，幾乎沒有脂質(zhì)碎片粘附逡逑到ＮＰｓ表面。這表明
【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】：2019
【分類號】：R318.08

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本文編號：2678983