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目前人们对生物矿化的研究已经取得了巨大的进展,并且利用生物矿化原理仿生合成了各种性能优异的材料。然而对能引起疾病的异常矿化的研究还较少,其机理也有待深入认识。受生物体异常矿化启发,研究发现在癌细胞膜上原位矿化生物相容性的磷酸钙能使癌细胞“生病”（抑制癌细胞增殖）,而其对正常细胞和组织未见明显抑制和毒副作用。然而这一发现被报道之后,却鲜见更多和更深入的研究发表。基于此,本论文研究了不同的生物相容性矿物质,如磷酸钙、碳酸钙、二氧化硅等,在多种癌细胞膜上实现原位靶向矿化及矿化后对癌细胞的生长影响,并深入探索了受影响蛋白和相关机制等内容,得到了一些有意义的结果。该研究结果不仅在揭示生物矿化机制方面有重要理论意义,而且为认识影响癌细胞增殖的因素和方法提供了重要的参考。论文的主要内容如下:1、研究了磷酸钙（CaP）原位靶向矿化于癌细胞膜的的方法及在分子层面研究了诱导癌细胞凋亡的机理。我们以生物相容性的钙盐和磷酸盐为原料,在叶酸（FA）诱导下,在实体瘤细胞膜上实现了CaP的原位靶向矿化。FE-SEM、EDS、CLSM、XRD和FT-IR等结果表明在癌细胞表面形成了无定型CaP的矿化层。MTT结果表明形成的CaP显著抑制了癌细胞的增殖,而对正常细胞未见明显抑制。机理研究表明,原位靶向矿化生成的CaP主要下调癌细胞膜上的Annexin A2等转运蛋白并抑制其功能,破坏细胞膜完整性,导致乳酸脱氢酶（LDH）泄漏,抑制癌细胞糖酵解,此外,细胞周期阻滞在G0/G1期,并诱导细胞凋亡。2、研究了以叶酸（FA）为靶向试剂,磷酸钙（CaP）原位靶向矿化于白血病细胞膜的方法及诱导其凋亡的机制。在前章研究贴壁癌细胞的基础上,我们以生物相容性的钙盐和磷酸盐为原料,在FA诱导下,在白血病细胞膜上实现CaP的原位靶向矿化。FE-SEM、EDS、CLSM、XRD和FT-IR等结果显示在白血病细胞表面形成了无定型CaP的矿化层。MTT结果表明矿化显著抑制了白血病细胞的增殖,而正常细胞未见明显抑制。机理研究表明,原位靶向矿化生成的CaP会破坏白血病细胞膜完整性,导致乳酸脱氢酶（LDH）泄漏,抑制白血病细胞糖酵解,阻滞细胞周期在S期,并诱导细胞凋亡。3、研究了碳酸钙（CaCO3）原位靶向矿化于癌细胞膜的方法及诱导其凋亡的分子机理。综合以上方法,我们以生物相容性的钙盐和碳酸盐为原料,以硫酸软骨素（CS）为靶向试剂和连接剂,在癌细胞膜上实现了CaCO3的原位靶向矿化,研究了原料浓度、靶向试剂等因素对其矿化的影响。FE-SEM、EDS、CLSM、XRD和FT-IR等结果表明在癌细胞表面形成了无定型CaCO3的矿化层。结合的膜蛋白主要是含有N-H、P-O-C、NH2等官能团的蛋白质,进而讨论了矿化机理。MTT和活体实验结果表明形成的CaCO3显著抑制了癌细胞的增殖和小鼠S-180肿瘤的生长,而对正常细胞和组织未见明显抑制和毒副作用。机理研究表明原位靶向矿化生成的CaCO3主要阻断癌细胞膜上的Na+,K+-ATP酶等转运蛋白,降低线粒体膜电位（MMP）,破坏癌细胞膜的完整性,导致乳酸脱氢酶（LDH）泄漏,扰乱细胞周期,诱导癌细胞凋亡。4、研究了在靶向试剂透明质酸（HA）的诱导下二氧化硅（SiO2）原位靶向矿化于癌细胞膜的方法及诱导其凋亡的机制。以生物相容性的正硅酸四甲酯（TMOS）和（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷（MPTMS）为硅源,在HA诱导下,在人肝癌细胞（Hep G2）、人肺癌细胞（A-549）、小鼠神经胶质瘤细胞（S-180）等贴壁癌细胞膜上实现了原位靶向矿化。FE-SEM、EDS、CLSM、XRD和FT-IR等测试结果表明,在癌细胞表面形成了与膜蛋白结合的无定型SiO2的矿化层。MTT和活体实验表明原位靶向矿化形成的SiO2显著抑制了癌细胞的增殖和小鼠S-180肿瘤的生长,而对正常细胞和组织未见明显抑制和毒副作用。机理研究表明,原位靶向矿化生成的SiO2与合有N-H、C-N等官能团的膜蛋白相结合,破坏细胞膜完整性,导致乳酸脱氢酶（LDH）泄漏,抑制癌细胞糖酵解,细胞周期阻滞在S期,诱导细胞凋亡。最后对本论文的研究结果进行了归纳总结,主要结论如下:1)生物相容性的无机物（磷酸钙、碳酸钙、二氧化硅等）在靶向试剂诱导下,能够在癌细胞膜上原位靶向矿化,有效抑制癌细胞增殖;2)在细胞种类上,不管是贴壁细胞还是悬浮细胞都能够实现靶向矿化,并且其生长被显著抑制;3)矿化层在体外能显著抑制癌细胞的增殖,在动物体内能显著抑制肿瘤的生长,而对正常细胞和组织未见明显抑制和毒副作用;4)机理研究表明,研究的无机物可影响癌细胞膜上Annexin A2和Na+,K+-ATP酶等转运蛋白,破坏细胞膜完整性,导致乳酸脱氢酶（LDH）泄漏,使膜功能受损,抑制癌细胞糖酵解,并将扰乱细胞周期,诱导细胞凋亡。我们在原位靶向矿化于癌细胞膜并诱导其凋亡及机理方面的研究结果,可为认识仿生矿化及抑制癌细胞增殖的机理提供实验依据和理论参考