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摘要生物大分子肌动蛋白是几乎所有真核细胞内含量最丰富、且最保守的蛋白，其自组装行为对细胞的各项生理功能的调控具有重要作用。研究细胞内肌动蛋白自组装行为，不仅是细胞生物学研究的重要内容，而且对指导高分子设计合成与仿生材料的制备具有重要意义。活性氧是细胞生理代谢过程中产生的一类性质活泼的含氧副产物，正常的活性氧代谢对维持机体稳态具有重要意义。然而，某些因素的刺激会引起细胞内活性氧产生与清除的失衡，活性氧在细胞内蓄积会造成细胞的氧化应激损伤，进而引发多种疾病，包括癌症、心脑血管疾病、神经退行性疾病、炎症等。活性氧代谢在分子生物学、细胞生物学和病理学领域都是研究的热点问题，如何从多角度研究细胞氧化应激机制和寻找有效的清除活性氧的方法，缓解细胞氧化应激，治疗活性氧相关疾病是科学家孜孜以求的目标。同时细胞氧化应激会造成细胞表面微观结构变化、细胞内肌动蛋白解聚并进一步影响细胞的力学性质，影响细胞正常功能。原子力显微镜因其能在近生理状态下能对样品进行高分辨成像和力学测量的优势，被广泛的应用于细胞生物学领域。原子力显微镜通过同时获取细胞表面高分辨形貌图像和细胞生物力学性质图像，为单细胞水平上研究抗氧化剂缓解细胞氧化应激损伤的作用机制提供生物学理论支持，并为治疗活性氧诱发的各种疾病的药物的筛选提供依据。<br>　　本论文通过生物大分子牛血清白蛋白生物矿化的方法合成了BSA-Mn3O4NPs，并研究了其缓解细胞氧化应激过程中，对细胞表面结构、细胞纤维状肌动蛋白组装行为和细胞生物力学性质的影响;延伸实验内容，研究了中药活性成分新橙皮苷在细胞氧化应激过程中对细胞力学性质的影响。具体工作如下:<br>　　1.蛋白质作为最重要的生物大分子，以其为载体制备材料的方法，受到体内蛋白生物矿化过程的启发。我们通过牛血清白蛋白生物矿化的新方法制备了BSA-Mn3O4NPs，并采用TEM、XRD和DLS对其形貌和性质进行表征分析，证明合成了分散性良好，粒径在10-30nm之间BSA-Mn3O4NPs。利用吸收光谱法和荧光光谱法对BSA-Mn3O4NPs活性氧清除效果进行测定，发现其能清除超氧自由基、羟基自由基和过氧化氢。细胞毒性实验证明了BSA-Mn3O4NPs具有良好的生物相容性，能降低细胞内活性氧水平，同时可以提高氧化应激损伤的人脐静脉血管内皮细胞(HUVEC)的存活率。通过原子力显微镜对HUVEC表面精细结构高分辨成像和细胞力学性质的测量，我们发现BSA-Mn3O4NPs纳米粒子能够在维持细胞形态与形貌的同时，缓解氧化应激损伤造成的HUVEC杨氏模量的降低。本工作为纳米生物学和纳米药学研究提供了新思路。<br>　　2.新橙皮苷是芸香科柑橘属植物的重要药效成分，属于天然黄酮类抗氧化剂。我们通过细胞毒性实验发现新橙皮苷对细胞无毒害作用且具有抗氧化活性，并能提高氧化应激损伤细胞的存活率。细胞在发生氧化应激损伤的过程中，原子力显微镜观察到细胞形态与表面形貌发生改变、细胞杨氏模量降低，而新橙皮苷能够在一定程度上维持细胞形态和细胞杨氏模量相对稳定，从而提高细胞抵抗氧化应激损伤的能力。本工作为新橙皮苷在细胞生物学和药理学研究和应用提供了重要信息。