基于原子力显微镜的力示踪技术研究碳点的跨膜转运
碳量子点简称为碳点（CDs）是一种新型的碳纳米材料。CDs由于具有优异的光学性质、化学性质稳定、生物相容性好、毒性低、水溶性好、药物负载率高、表面易钝化等，因此受到科学家的青睐。CDs作为药物载体，负载药物进入细胞已被广泛研究，然而由于研究手段的空间和时间分辨率限制，CDs作为药物载体进入细胞的动态跨膜过程仍不是很清楚。在此，我们将叶酸（FA）修饰到CDs表面（FA-CDs）作为靶向药物的载体，利用基于原子力显微镜（AFM）的力示踪技术（可以测量低至皮牛级的力，具有微秒级的时间分辨率）对单个CDs进入细胞的跨膜动态过程进行研究。 我们运用了力示踪技术，实时记录了FA-CDs进入活细胞的动态过程，测量FA-CDs跨膜所需力的大小及其跨膜所需的时间，并研究了其进入细胞的内吞机制，我们还研究了FA-CDs进入两种细胞（正常体细胞和癌细胞）的动力学（内吞力、时间、速率）的差异。本研究将为纳米药物的设计提供理论依据（纳米药物的尺寸、药物负载量、释药时间等），对生物医学领域具有重要意义。研究取得进展如下： 1.记录了FA-CDs进入正常体细胞（Verocells）的跨膜动态过程，计算了FA-CDs跨膜时所需力的大小及其FA-CDs进入Vero细胞所需的时间。FA-CDs跨膜所需力的范围是33-351pN，平均值为79±23pN，跨膜所需时间的范围是2.5ms至65ms，平均值为19±11ms，速率为（2.03μms-1）。 2.随后，利用不同摄取途径的阻碍试剂进行阻碍实验，研究Vero细胞摄取FA-CDs的方式。结果表明，Vero细胞摄取FA-CDs的方式，主要是通过小窝蛋白和网格蛋白介导的内吞以及巨胞饮的方式进行，其中小窝蛋白介导内吞和巨胞饮是主要的摄取途径。 3.研究了FA-CDs转运进入癌细胞（HeLa细胞）的动力学参数。HeLa细胞跨膜转运FA-CDs持续的时间约为8.6-20.8ms，所需时间的平均值为12.3±2.8ms，HeLa细胞跨膜转运FA-CDs所需的力值介于20.2-72.1pN之间，平均力值为33±12pN，平均速度为1.76μms-1。经研究发现，FA-CDs跨膜进入HeLa细胞所需要的力比进入Vero细胞更小（约为：33±12pN）；与Vero细胞相比，HeLa细胞内吞FA-CDs的速率更小（约为：1.76μms-1）。我们推测，这可能与HeLa细胞表面过表达的叶酸受体（FR）有关。
原子力显微镜;力示踪;碳点;跨膜转运
长春工业大学
硕士
化学
单玉萍
2019
中文
R318.08;TQ127.11
2019-11-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）