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白血病是一种造血组织的原发性血液病,是严重危害人类健康的血液系统恶性肿瘤。自体骨髓移植或造血干细胞移植已成为最终治愈白血病的最有效途径之一,故而寻找有效的体外净化方法是自体移植成功的关键。 光动力疗法(Photodynamic Therapy,PDT)作为体外净化的有力方法之一,其已经成为一种治疗白血病的新方法,其主要通过利用特定波长的光辐照到特定的光敏物质上,光敏物质受激发而引发一系列光化学、光生物反应,进而产生氧化产物,氧化产物通过持续的对肿瘤细胞产生氧化损伤,从而导致肿瘤细胞死亡,达到治疗恶性肿瘤或者良性疾病的目的。 光敏药物是最终决定PDT疗效的一个决定性因素,本文首次提出用不同质量的量子点CdS修饰的TiO2纳米颗粒作为光敏药物对白血病细胞进行体外PDT实验研究,本文的主要工作如下: 将制备得到的CdS/TiO2纳米颗粒(根据纳米颗粒中CdS与TiO2的质量比不同,分别有CdS/TiO2-1、CdS/TiO2-2、CdS/TiO2-4、CdS/TiO2-8、CdS/TiO2-16纳米颗粒,例如,CdS/TiO2-1表示纳米颗粒中,CdS与TiO2的质量比为1∶1,依次类推)进行一系列表征,包括场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射分析(XRD)、紫外可见光光谱分析(UV-Vis)、X-射线能谱分析(EDS),对CdS/TiO2纳米颗粒的性质进行了研究;运用CCK-8法,设计实验分析了CdS/TiO2纳米颗粒对白血病HL60细胞的细胞毒性,进而以其作为光敏药物研究分析了其对白血病HL60细胞的PDT杀伤效应,寻求最佳的作用参数;同时,结合光学显微镜(OM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)研究PDT作用前后细胞表面的微结构变化,初步研究了CdS/TiO2纳米颗粒对肿瘤细胞的作用靶点;进一步,从理论上探讨了基于CdS/TiO2纳米颗粒PDT体外灭活白血病HL60细胞的作用机制,主要的结果如下: (1)对CdS/TiO2纳米颗粒的表征:紫外-可见光光谱显示,通过量子点CdS修饰的CdS/TiO2纳米颗粒吸收边明显红移,实现对可见光的响应;场发射扫描电子显微镜(FESEM)显示CdS/TiO2-2纳米颗粒分散度较好,无明显的聚团情况出现;透射电镜(TEM)结果表明所制备得到的CdS/TiO2-2纳米颗粒的粒径范围在20-40nm之间;X-射线衍射(XRD)分析表明,所制备得到的TiO2主要呈现锐钛矿型,CdS是以晶粒的形式通过静电作用沉积在TiO2纳米颗粒的表面,且衍射峰形状尖锐,表明了结晶良好;X-射线能谱(EDS)表明,制备得到的CdS/TiO2-2纳米颗粒中并无其他杂质出现,制作纯度较高。 (2)对TiO2、CdS/TiO2-1、CdS/TiO2-2、CdS/TiO2-4、CdS/TiO2-8、CdS/TiO2-16纳米颗粒对HL60细胞进行毒性分析实验,得到结论如下: 纳米颗粒对HL60细胞的相对存活率影响实验表明,CdS/TiO2-2纳米颗粒在浓度为150μg/mL时对HL60细胞的杀伤能力高于其余纳米颗粒;当浓度为150μg/mL,光剂量为1SJ/cm2的可见光辐照下,CdS/TiO2-2纳米颗粒对白血病细胞的杀伤效果较佳,细胞的相对存活率只有19.4%;而光辐照参数(主要是光剂量)也是影响PDT效率的因素之一,实验结果表明,当CdS/TiO2-2纳米颗粒浓度为150μg/mL,在16J/cm2的光辐照下,其PDT效率可达到80.0%。PDT实验说明量子点CdS修饰的TiO2的光催化活性显著增强。 (3)光学显微镜和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对PDT作用前后HL60细胞表面结构形态进行观察,光学显微镜下显示,正常的HL60细胞大小均匀,胞形饱满;FESEM实验表明,HL60细胞直径大概在10μm左右,细胞表面光滑、细胞表面无凹凸,边缘较为整齐。而经过PDT作用后,HL60细胞表面出现明显凹凸、有裂痕,细胞膜破裂且出现小孔,细胞膜不再是正常细胞呈现出来的致密性能良好。证明细胞已经是处于凋亡阶段,推测细胞膜可能是CdS/TiO2纳米颗粒在可见光辐照下灭活白血病HL60细胞的突破口之一。 (4)对量子点CdS修饰的TiO2纳米颗粒光催化灭活肿瘤细胞机理进行了初步讨论,结论如下:在可见光辐照下,CdS上受激产生的电子跃迁到TiO2的导带上,激发产生的空穴仍留在CdS的价带,这种电子从CdS的导带向TiO2的导带的迁移有利于电荷的分离,产生电子-空穴对,电子与空穴的有效分离并分别迁移到纳米颗粒表面,通过一系列氧化还原反应生成·OH-、·O-2等活性氧类物质。活性氧类物质是导致细胞死亡的主要原因,其通过氧化作用来攻击细胞器,引发细胞膜或蛋白质的氧化损伤。当氧化损伤的积累超过一定阈值,细胞开始死亡。