摘要研究背景:<br> 糖尿病性视网膜病变(diabeticretinopathy,DR)是糖尿病常见的微血管并发症,是工作年龄人群中主要的致盲性眼病。DR的发生和进展主要是由于慢性高血糖导致多种机制的复杂相互作用,从而引起视网膜细胞损伤、视网膜血管通透性异常、闭塞性缺血和新生血管形成。DR患者视网膜新生血管的产生主要与视网膜细胞血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)的异常表达和分泌相关,VEGF的过表达与氧化应激密切相关。视网膜色素上皮(retinalpigmentepithelium,RPE)细胞参与构成血-视网膜屏障,能够产生和维持光感受器细胞间质,分泌VEGF。二氧化铈纳米颗粒可以模拟多种酶活性,可自再生,在生物体内保留时间长,通过表面铈+3和+4价态的相互转化而具有抗氧化、抗炎能力,并且已有研究证明其在年龄相关性黄斑变性中具有抗VEGF能力。铂(platinum,Pt)纳米粒子具有抗氧化及产氧能力,负载在其他纳米材料上时,可以提高复合材料的催化性能。目前临床上DR的治疗方法包括视网膜激光光凝术、抗VEGF药物玻璃体腔注射、玻璃体切除术等,其中抗VEGF药物有半衰期短需频繁注射、多次注射导致并发症风险增加等缺点,需要探索更优化的治疗方向。<br> 研究目的:<br> 制备具有模拟超氧化物歧化酶、过氧化氢酶能力的二氧化铈载铂复合纳米材料(CeO2-PEI-PtNPs),在体外建立视网膜色素上皮的高糖损伤模型,检测其在视网膜色素上皮细胞中的抗氧化应激及抗VEGF的能力。<br> 研究方法:<br> 1.制备CeO2-PEI-PtNPs:<br> 通过化学合成方法制备二氧化铈纳米颗粒,在表面包裹聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI),并载入铂纳米颗粒,得到CeO2-PEI-PtNPs。<br> 2.CeO2-PEI-PtNPs表征与性能检测:<br> 通过透射电子显微镜(transmissionelectronmicroscope,TEM)、X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)、傅里叶变换红外分光光度计(fouriertransforminfraredspectroscopy,FTIR)对材料进行表征,通过超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)检测试剂盒、羟自由基检测试剂盒检测材料的性能,溶氧仪测定材料产氧能力,即对H2O2的分解能力。<br> 3.CeO2-PEI-PtNPs在RPE细胞中的生物相容性、抗氧化应激及抗VEGF能力检测:<br> 在体外建立小鼠RPE细胞高糖损伤模型,以低糖培养基培养的小鼠RPE细胞作为对照。倒置显微镜下观察不同浓度葡萄糖培养条件下RPE细胞的形态。利用CCK-8检测不同浓度CeO2-PEI-PtNPs干预下的RPE细胞活力。使用异硫氰酸荧光素(fluoresceinisothiocyanateisomer,FITC)标记材料,4'',6-二脒基-2-苯基吲哚(4'',6-diamidino-2-phenylindole,DAPI)染色后固定细胞,通过荧光显微镜观察不同时间点RPE细胞内的荧光。H2O2诱导细胞损伤后,利用CCK-8检测不同浓度CeO2-PEI-PtNPs干预下的RPE细胞活力。脂多糖诱导RPE细胞氧化应激及炎症反应后,加入CeO2-PEI-PtNPs干预,通过活性氧荧光探针2'',7''-二氯荧光素二乙酸酯(2'',7''-dichlorodihydrofluoresceindiacetate,DCFH-DA)标记细胞内活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS),通过荧光显微镜观察RPE细胞内的荧光。使用小鼠VEGF检测试剂盒,检测低糖及高糖培养条件下RPE细胞分泌VEGF含量,以及不同浓度CeO2-PEI-PtNPs干预后RPE细胞分泌VEGF含量。<br> 研究结果:<br> 1.CeO2-PEI-PtNPs具有较好的形貌尺寸,大小均一,CeO2NPs直径约7nm,PtNPs直径约2nm,CeO2-PEI-Pt复合纳米颗粒尺寸小于100nm。<br> 2.合成的CeO2NPs表面有羧酸基团、CeO2-PEINPs表面基团通过PEI修饰为氨基基团,XRD图谱可见CeO2和Pt的衍射峰。<br> 3.CeO2-PEI-PtNPsSOD活力随着材料浓度的提高逐渐增加,浓度为200μg/mL时SOD活力最高;CeO2-PEI-PtNPs抑制羟自由基的能力随着材料浓度的提高而增强,浓度为200μg/mL时抑制羟自由基的能力最强;CeO2-PEI-PtNPs产氧速率随着浓度的提高而增加,具有分解H2O2的能力。<br> 4.5mM葡萄糖浓度下培养的RPE细胞单层贴壁生长,呈扁平不规则多边形,边界清晰,随着葡萄糖浓度的提高,细胞生长形态明显发生改变,结构紊乱,不规则细胞增多,胞体变薄拉长。不同浓度CeO2-PEI-PtNPs干预下,RPE细胞存活率均在80%以上。随着时间延长,细胞摄取实验中RPE细胞内荧光强度逐渐增加。H2O2诱导RPE细胞存活率下降,在CeO2-PEI-PtNPs干预下,细胞存活率随着材料浓度的提高而增加。LPS诱导RPE细胞内ROS荧光染色增加,在CeO2-PEI-PtNPs干预下,RPE细胞内荧光染色减弱。<br> 5.以5mM葡萄糖浓度培养条件为对照,随着葡萄糖浓度增加,RPE细胞分泌的VEGF呈浓度依赖性升高;高糖组在CeO2-PEI-PtNPs干预下,RPE细胞VEGF分泌显著减少,材料浓度越高,分泌的VEGF越少。<br> 研究结论:<br> 1.CeO2-PEI-PtNPs毒性低,生物相容性好,具有模拟SOD及CAT的能力,同时具有产氧能力,在炎症及氧化应激环境下,可以提高细胞存活率,减少ROS含量。<br> 2.CeO2-PEI-PtNPs能抑制高糖环境下RPE细胞分泌VEGF,帮助RPE细胞抵抗高糖损伤。
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