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题目:纳米TiO2诱导滑膜细胞凋亡的机制研究

关键词:纳米材料、材料性质、晶形、细胞凋亡、线粒体膜电位

  摘要



        纳米材料因其特殊的物理化学性质,在环境、生物、医学等领域受到了广泛关注。然而,纳米材料会对机体细胞产生一定的负面影响,如诱发细胞凋亡、甚至细胞坏死。纳米材料的浓度、晶型等性质都会对细胞活性产生影响,这些性质也是研究纳米材料细胞毒性的重要方面。针对目前研究现状,论文选取锐钛矿和金红石两种晶型的纳米TiO2材料,以大鼠滑膜细胞作为离体细胞模型,从以下几个方面研究了纳米TiO2材料诱发细胞凋亡的毒理学作用。

       首先,采用荧光染色法初步确定了纳米材料对细胞活性的影响,并用透射电子显微镜观察纳米TiO2在细胞内的分布及细胞的微观结构变化。结果显示,两种纳米TiO2材料在不同浓度下均会对细胞活性产生影响,造成死细胞数量增多;同时透射电子显微镜观察发现有细胞凋亡特征。

        随后,采用Annexin-V/PI荧光染色法和流式细胞技术研究了两种纳米TiO2材料在不同浓度下诱发细胞凋亡的程度。结果显示两种纳米TiO2材料均会诱发一定数量的细胞凋亡和坏死,并存在浓度依赖性的关系,同时锐钛矿纳米TiO2诱发的细胞凋亡和坏死要高于金红石纳米TiO2。

        最后,初步分析了纳米TiO2材料诱发滑膜细胞凋亡的机制。通过RT-PCR技术、JC-1荧光探针法和分光光度法分别研究了p53和Bax/Bcl-2的情况、线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential,MMP)的变化以及凋亡蛋白caspase-3的活化程度。结果表明,在纳米TiO2刺激细胞6 h后,p53的表达和Bax/Bcl-2的基因表达mRNA水平均出现显著性的升高,MMP降低的细胞百分比升高,随着刺激时间延长,MMP降低的细胞数量没有明显改变。另外,细胞内的caspase-3得到活化,活化程度达到2.72倍。通过实验结果,文章总结了一种caspase-3依赖性的纳米TiO2材料诱发细胞凋亡的途径。