检索历史 清除

摘要癌症严重威胁着人类的生命健康，癌症的早期诊断和治疗是一个长期的挑战。为了快速的诊断癌症，研究者发展了多种方法，其中表面增强拉曼是一种快速高效检测癌症的方法。表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS)技术因为其具有很高的检测灵敏度（甚至能够实现单分子检测水平），并提供待测分子指纹信息，具有样品制备简单，无损检测，抗水干扰和抗光漂白等优点在生物医学中的应用越来越广泛。目前，SERS在生物医学应用中，银纳米粒子因为具有很强的SERS效应并且制备和使用方便而被广泛使用。但是，银纳米粒子对细胞具有一定的毒性，而目前关于纳米银细胞毒性效应这方面的研究还缺少定量的分析和研究。另外，还致力于拓展基于纳米银颗粒的SERS技术在细胞研究中的应用，基于SERS方法研究和评价药物对癌细胞的作用和影响等。针对上述问题，本项论文工作中，制备了具有靶向癌细胞和拉曼信号标记的银纳米粒子，并基于其SERS效应，研究了银纳米粒子在浓度较低时（细胞生物相容良好）应用于癌细胞检测和评估药物的抗癌效果的方法;并在银纳米粒子浓度较高时，对纳米银对细胞产生毒性作用进行了定量分析。主要的研究内容及结果如下:<br>　　1、利用β-环糊精还原硝酸银合成了Ag@CD纳米粒子，在纳米粒子表面上修饰了拉曼标记分子对氨基苯硫酚(p-ATP)和配体叶酸分子(FA)。用SEM和TEM表征了纳米粒子的形貌和大小，说明制备的纳米粒子是球形，尺寸大约是40nm。用紫外吸收光谱和红外吸收光谱证明了p-ATP分子和叶酸分子确实成功连接在Ag@CD纳米粒子表面，用Zeta电位实验确定了Ag@CD，Ag@CD@p-ATP和Ag@CD@p-ATP@FA纳米粒子可以在水中稳定存在，用p-ATP拉曼标记分子测试了Ag@CD纳米粒子的SERS活性，发现Ag@CD对p-ATP分子的检测限可达1×10-12，Ag@CD纳米粒子的SERS增强因子为4×10-7。通过比较Ag@CD@p-ATP与Ag@CD@p-ATP@FA两种纳米粒子分别在HeLa细胞中的SERS成像图，发现纳米粒子Ag@CD@p-ATP@FA纳米粒子与HeLa细胞表面的叶酸受体特异性结合，对叶酸受体表达过量的肿瘤细胞具有靶向性。通过比较Ag@CD@p-ATP@FA分别在HeLa细胞和293T细胞中的细胞SERS成像图，发现Ag@CD@p-ATP@FA可以识别出叶酸受体表达过量的肿瘤细胞。<br>　　2、把SERS技术与细胞微流控技术相结合，研究了不同浓度的Ag@CD@p-ATP@FA纳米粒子对细胞的毒性作用。实验中，通过测量单个纳米粒子的拉曼强度可以推算单个细胞中的所含纳米粒子的数目。研究发现，当纳米粒子浓度为20-50μg/mL之间时，细胞存活率和细胞中纳米粒子的数量变化一致，由此得到细胞毒性与银纳米粒子数量的定量关系，同时也建立了一种基于微流控SERS技术定量分析银纳米粒子细胞毒性的方法。<br>　　3、SERS技术与细胞微流控技术相结合，研究了不同浓度的药物DHA对细胞的作用。实验中，合成了生物相容性良好的Ag@CD@p-ATP@FA纳米粒子，通过测量单个Ag@CD@p-ATP@FA纳米粒子的1143cm-1的拉曼峰强度和细胞SERS成像图，可以得到单个细胞中的纳米粒子的数目。通过比较Ag@CD@p-ATP与Ag@CD@p-ATP@FA两种粒子分别在HeLa细胞中的SERS成像图，验证了Ag@CD@p-ATP@FA纳米粒子对叶酸受体表达过量的肿瘤细胞具有靶向性。通过比较Ag@CD@p-ATP@FA分别在HeLa细胞和293T细胞中的细胞SERS成像图，证明利用Ag@CD@p-ATP@FA纳米粒子可以辨别叶酸受体表达过量的肿瘤细胞。通过细胞SERS成像的方法确定了药物DHA对细胞表面叶酸受体表达的影响和变化，由此建立了一种基于微流控SERS技术定量分析DHA对癌细胞作用药效的方法。