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量子点(quantum dots, QDs)作为一种新型的纳米荧光材料,具备独特的物理化学性质。例如量子点激发光谱宽且连续分布,发射峰窄并且对称分布,发射具有尺寸可调性,荧光产率高,抗光漂白能力强,量子点表面通过配体修饰后具有较好的生物相容性。这些优异的性质特别是光学特性使量子点在长时程细胞成像、肿瘤细胞靶分子标记以及基因表达过程示踪等领域已取得了很多有意义的成果,在生命科学领域显示出广阔的应用前景。本论文的主要工作是研究了壳核型CdSe/ZnS量子点荧光纳米材料在肿瘤细胞靶向性标记和作为寡核苷酸转运载体在基因表达示踪方面的应用。论文的具体工作如下：(1)将两种新型的靶向转铁蛋白受体的小分子-适配体(GS24)和肽(T7),与CdSe/ZnS QDs偶联,制备了QD-GS24, QD-T7两种具有靶向性的荧光探针并分别用于小鼠黑色素瘤B16细胞和人宫颈癌HeLa细胞的特异性标记。荧光成像以及定量流式细胞分析表明QD-GS24探针能够特异性识别小鼠黑色素瘤B16细胞,QD-T7探针能够特异性识别人的宫颈癌HeLa细胞,并且,在转铁蛋白受体(TfR)的天然配体转铁蛋白(Tf)存在的条件下,两种探针对细胞的标记效率有所增强；透射电子显微成像(TEM)证实了QD-GS24, QD-T7荧光探针与相应细胞的结合及探针在细胞内的有效转运；MTT毒性实验表明量子点的细胞毒性与其表面配体密切相关,适配体GS24以及靶向肽T7的偶联在一定程度上降低了量子点的毒性。该研究结果对利用非抗体的靶向分子制备量子点荧光探针具有重要的参考意义。(2)将CdSe/ZnS量子点与链霉亲和素(SA)偶联,利用SA与生物素的多价结合能力,我们设计了同时结合抗叶酸受体-α(FR-α)的反义寡核苷酸(AS-ODN)和多肽p160的多功能量子点探针QD-(AS-ODN+p160),并用于乳腺癌MCF-7细胞中AS-ODN的细胞内转运、内体逃逸的实时示踪以及叶酸受体-α (FR-α)表达变化的研究。共聚焦显微成像以及流式荧光定量分析表明QD-(AS-ODN+p160)探针能特异性结合人乳腺癌MCF-7细胞；特异性内吞阻断剂以及荧光共定位实验证实探针的内吞方式主要为受体介导的内吞过程；TEM成像显示了QDs探针细胞内转运及其内体逃逸过程；Real-time PCR, Western blot和ELISA实验从mRNA及蛋白质水平研究了QD-(AS-ODN+p160)探针的基因沉默效率。上述结果表明该多功能量子点探针不但可以实现针对特定细胞系的靶向基因沉默,同时也可实现探针转运过程的实时示踪。(3)基于体系(2),我们设计了一种基于双受体靶向的量子点-反义核酸转运载体QD-(AS-ODN+GE11+c(RGDfK)),用于增强量子点荧光探针的细胞摄取效率并提高转染效率。其中,选择的两种靶向肽GE11和c(RGDfK)分别能够特异性结合表皮生长因子受体(EGFR)和整联蛋白αvβ3受体,AS-ODN特异性靶向survivin mRNA。 Western blot以及免疫荧光实验表征了HeLa、MDA-MB-231以及MCF-7细胞系中EGFR和αbβ3受体的表达丰度。流式细胞分析以及ICP/MS结果表明,与两种单配体修饰的量子点荧光探针QD-(AS-ODN+GE11)和QD-(AS-ODN+c(RGDfK))相比,双配体修饰的量子点探针QD-(AS-ODN+GE11+c(RGDfK))能够增强细胞的摄取效率。特异性内吞阻断剂实验表明双配体探针进入细胞的方式主要为网格蛋白介导的内吞过程。Western blot结果显示,双配体系统中靶基因survivin的相对表达量与其相应的两种单配体系统相比显著下降。实验中量子点不但可以作为基因载体,同时也可以作为优异的荧光探针对基因转运的过程进行观察示踪。我们的研究结果对提高寡核苷酸转运载体的靶向性以及转染效率有很好的借鉴作用。