颗粒的红细胞膜仿生修饰及细胞成像与人工细胞构建研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:z174433854
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仿生膜是指提取生物物质或者人工合成功能材料,通过自组装、化学交联、表面吸附等方法进行功能修饰,模仿生物的特殊结构与性能,是仿生技术的重要研究内容。红细胞是一种在血液中含量丰富的细胞,哺乳动物成熟的红细胞结构简单,不含有细胞核以及其他细胞器,所以其细胞膜很容易获得。应用于纳米与微米材料的仿生膜表面改性技术适用范围广,操作简便易行,所得到的仿生膜修饰的纳米材料具有稳定性好、毒性低、生物相容性好等优点,因而在物质吸附、生物传感和肿瘤治疗等方面具有重要的作用。基于此,本论文将提取红细胞膜磷脂,实现了脂溶性量子点的表面仿生修饰,并应用于细胞膜成像;同时利用红细胞膜磷脂实现了凝聚体颗粒的仿生表面修饰,构建了人工细胞,主要开展以下两个方面的研究工作:  1.基于红细胞膜介导的疏水性量子点仿生表面修饰及其活细胞膜成像应用研究。采用低渗溶血法提取了红细胞膜磷脂,以其作为表面活性剂实现了脂溶性量子点(QDs)的相转移,所得红细胞膜包被的量子点(RBC-QDs)保持单颗粒分散状态,zeta电位为-21.3±5.3mV,并具有较强的荧光性能。进一步将其应用于细胞成像。荧光共定位技术、时间动态成像、激光共聚焦Z轴扫描证实红细胞膜介导RBC-QDs融合在细胞膜磷脂中,即使培育24h也不被内吞到细胞内。这种细胞膜融合机制是受脂溶性量子点尺寸与荧光发射波长相关的,520nm,585nm荧光发射的量子点融合在细胞膜内,而630nm荧光发射的量子点被内吞到细胞质中。进一步采用单颗粒示踪成像技术区分了量子点的不同扩散运动行为。当量子点融合在细胞膜中,扩散系数降低了两个数量级。因此,本工作利用红细胞膜实现了脂溶性量子点的相转移和膜融合,为量子点的细胞膜成像提供了新的工具。  2.采用红细胞膜磷脂作为仿生膜,通过自组装技术修饰在凝聚体颗粒表面,构建了具有仿生膜结构的原始人工细胞模型。首先以DNA和DEAE-Dextran分别为阴离子聚合物和阳离子聚合物前体混合制备了凝聚体颗粒,成像结果表明尺寸为8.8±2.5μm。凝聚体颗粒的zeta表面电荷受聚合物前体比例影响,当DEAE-Dextran和DNA体积比例为2.05∶1时,凝聚体颗粒的zeta电位趋近于等电点。进一步加入提取的红细胞膜,基于表面自组装方法,包被在凝聚体颗粒表面。荧光成像表明红细胞膜在凝聚体颗粒表面形成外围一圈,仿生膜的修饰使得整个凝聚体颗粒腔室化,与外界溶液环境分开。进一步考察了该红细胞膜-凝聚体颗粒的生物相容性,MTT实验表明红细胞仿生膜包被的颗粒在一定程度上能增强和活细胞的共存能力;同时发现,红细胞膜包被凝聚体颗粒后,红细胞溶血能力显著降低;并且红细胞膜-凝聚体颗粒对于阿霉素等染料分子具有较高的内化包载能力,可以与真实细胞共存。因此红细胞膜-凝聚体颗粒可以作为一个初步的含膜人工细胞模型,这为基于人工细胞的生物催化与细胞成像与载药应用提供重要参考。
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