功能化金納米顆粒的暗場(chǎng)成像計(jì)數(shù)識(shí)別及在胞吞胞吐監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2021-06-01 07:32
隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展,納米材料的生物安全性能也成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)。人們?cè)谏瞽h(huán)境中,不可避免地會(huì)接觸各種納米材料,納米材料由于粒徑處于宏觀粒子與原子簇的過(guò)度區(qū)域,具有獨(dú)特的理化性質(zhì)及生物動(dòng)力學(xué)行為,對(duì)人體存在著潛在的威害。因此對(duì)納米材料與生物體之間相互作用的研究格外重要。本文通過(guò)暗場(chǎng)顯微成像技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞對(duì)于金納米粒子的胞吞及胞吐作用,并構(gòu)建暗場(chǎng)成像自動(dòng)化識(shí)別計(jì)數(shù)系統(tǒng)對(duì)細(xì)胞內(nèi)金納米粒子進(jìn)行定量分析。同時(shí)通過(guò)對(duì)金納米粒子的功能化修飾研究細(xì)胞內(nèi)金納米材料的聚集狀態(tài)對(duì)細(xì)胞外排及細(xì)胞毒性的影響,得出以下主要結(jié)論:(1)通過(guò)采集到的暗場(chǎng)圖片顯示,納米材料的表面修飾影響細(xì)胞的內(nèi)吞,且細(xì)胞內(nèi)呈現(xiàn)出大量聚集的金納米粒子不易被外排至細(xì)胞外。(2)根據(jù)圖像的特征,成功構(gòu)建暗場(chǎng)成像自動(dòng)化識(shí)別計(jì)數(shù)系統(tǒng)。此算法設(shè)定分為四個(gè)部分,包括色彩空間的轉(zhuǎn)換、亮度閥值的設(shè)定、圖像的分割以及色彩的分析。并用此系統(tǒng)對(duì)細(xì)胞內(nèi)吞、外排金納米粒子進(jìn)行了定量分析。同時(shí)通過(guò)ICP-MS對(duì)細(xì)胞內(nèi)吞、外排金納米粒子進(jìn)行定量檢測(cè)。兩種方法的檢測(cè)結(jié)果呈現(xiàn)出高度一致。(3)對(duì)兩種不同聚集狀態(tài)的金納米粒子進(jìn)行了細(xì)胞活力、細(xì)胞凋亡以及ROS水平...
【文章來(lái)源】:沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)遼寧省
【文章頁(yè)數(shù)】:58 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
局部表面等離子體共振示意圖
181.5.暗場(chǎng)顯微技術(shù)當(dāng)金納米材料的尺寸在納米量級(jí)時(shí),常規(guī)的觀測(cè)方法不易被觀測(cè)到,在光照條件下,金納米粒子的局部表面等離子共振效應(yīng),發(fā)生強(qiáng)烈的瑞利散射,使其可以在暗場(chǎng)顯微鏡下被觀測(cè)到。暗場(chǎng)顯微鏡又稱暗視野顯微鏡(樊春海等,2018;夏波等,2016;周昕等,2017),在普通顯微鏡下直射光透過(guò)標(biāo)本的時(shí)候,一部分光被吸收;另一部分光透射或折射,形成標(biāo)本內(nèi)部結(jié)構(gòu)的真實(shí)投影。因此,在普通顯微鏡下所看到的是物體形態(tài)和結(jié)構(gòu)。暗場(chǎng)顯微鏡是利用斜射照明法阻擋透過(guò)標(biāo)本細(xì)節(jié)的直射光,以反射光和衍射光來(lái)觀察樣本,如圖1-2所示,在暗場(chǎng)顯微鏡下從側(cè)面照射到物體的光束,繞射或反射造成物體外形的側(cè)影(CARENCOS,etal,2016)。因此,暗場(chǎng)顯微鏡下所看到的只是物體的輪廓或物體的運(yùn)動(dòng)。暗場(chǎng)顯微鏡的聚光器和普通顯微鏡鏡是不同的,在暗場(chǎng)顯微鏡中裝有一個(gè)使光線不能直接通過(guò)的中央遮暗的聚光器,光線只能從聚光器四周和沒(méi)有被遮暗的地方斜射到樣本上。光線因斜射而沒(méi)有進(jìn)入物鏡所以視野是暗的,只有標(biāo)本反射和衍射的光線才能進(jìn)入物鏡,所以物體的邊緣是亮的。普通顯微鏡下可以看到450nm的細(xì)節(jié),而暗場(chǎng)顯微鏡下能看到4-200nm的極微小物體。而且,金納米顆粒的粒徑不同,在暗場(chǎng)顯微鏡下還會(huì)顯現(xiàn)出不同的顏色,在傳感等領(lǐng)域(陳鈺等,2012;李穎等,2012;屠聞文等,2011;楊濤等,2017;云雯等,2013;張釗等,2020,馮兆斌,2013;于曉梅等,2018)中具有巨大前景(ALODHAYBA,etal,2020;BAGGAK,etal,2016;BOGUER,2014;KANGYR,etal,2010)。圖1-2暗場(chǎng)顯微鏡工作原理Fig.1-2Workingprincipleofdarkfieldmicroscope在最近的研究中,通過(guò)設(shè)計(jì)磁珠-金納米粒子雜交探針,利用暗場(chǎng)顯微鏡檢測(cè)T4多核苷酸激酶(T4PNK)的活性,檢測(cè)限低至0.0058U/mL。在另一項(xiàng)
第四章基于暗場(chǎng)顯微成像觀測(cè)納米顆粒的胞吞及胞吐29圖3-1:a).40nm金納米粒子透射電子顯微鏡表征;b.)SH-R36-AuNPs透射電子顯微鏡表征;c.)SH-R36P-AuNPs透射電子顯微鏡表征。Fig.3-1a.)Transmissionelectronmicroscopycharacterizationof40nmgoldnanoparticles;b.)TransmissionelectronmicroscopycharacterizationofSH-R36-AuNPs;c.)TransmissionelectronmicroscopycharacterizationofSH-R36P-AuNPs.a.b.
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]無(wú)機(jī)納米材料在神經(jīng)膠質(zhì)瘤診療中的應(yīng)用與特點(diǎn)[J]. 蘭穎,鄧橋妹,劉斯佳. 中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào). 2020(06)
[2]基于磁性材料的適配體傳感器在赭曲霉毒素超靈敏檢測(cè)中的研究進(jìn)展[J]. 蔡小霞,苑靜,林童,郭徐靜,熊勇華,吳科盛,郭亮. 食品與發(fā)酵工業(yè). 2020(11)
[3]微懸臂梁傳感器在氣體檢測(cè)方面的應(yīng)用[J]. 張釗,梅永松,張毅,滕艷華. 科技風(fēng). 2020(09)
[4]Rapid ultrasensitive monitoring the single-particle surface-enhanced Raman scattering (SERS) using a dark-field microspectroscopy assisted system[J]. Shaochuang Liu,Yilun Ying,Yitao Long. Chinese Chemical Letters. 2020(02)
[5]二維金屬或共價(jià)有機(jī)骨架材料的制備及其化學(xué)與生物傳感應(yīng)用[J]. 楊濤,崔亞男,陳懷銀,李偉華. 化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(04)
[6]PC12 cell integrated biosensing neuron devices for evaluating neuronal exocytosis function upon silver nanoparticles exposure[J]. Pratikkumar Shah,Qiaoli Yue,Xuena Zhu,Fangcheng Xu,Huai-Sheng Wang,Chen-Zhong Li. Science China(Chemistry). 2015(10)
[7]分析人造納米材料的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[J]. 周春燕. 資源節(jié)約與環(huán)保. 2015(07)
[8]基于核酸適配體的生物傳感技術(shù)在食品安全領(lǐng)域中的研究進(jìn)展[J]. 云雯,陳世奇,馬麗,朱永紅,屠大偉,趙博. 食品工業(yè)科技. 2013(14)
[9]原子轉(zhuǎn)移自由基聚合在生物傳感中的應(yīng)用[J]. 李穎,吳亞鋒,袁亮,劉松琴. 分析化學(xué). 2012(12)
[10]基于石墨烯及其衍生物的生物傳感系統(tǒng)[J]. 陳鈺,王捷,劉仲明. 分析化學(xué). 2012(11)
博士論文
[1]低維納米材料與生物膜耦合力學(xué)行為連續(xù)體建模與分析[D]. 湯華遠(yuǎn).大連理工大學(xué) 2019
[2]功能化納米鉆石藥物體系的構(gòu)建及其在腫瘤診療中的研究[D]. 李林.山西大學(xué) 2017
[3]納米材料細(xì)胞攝取和胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)某上駥W(xué)研究[D]. 胡興杰.中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所) 2017
[4]幾種生物相容性良好的無(wú)機(jī)納米載藥體系的構(gòu)建及其在抗腫瘤方面的應(yīng)用[D]. 葛昆.河北大學(xué) 2017
[5]納米粒子跨膜運(yùn)輸動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究[D]. 李曄.北京化工大學(xué) 2015
[6]金納米顆粒與細(xì)胞相互作用的暗場(chǎng)顯微研究[D]. 劉蒙蒙.中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所) 2015
[7]納米材料尺寸依賴的生物學(xué)效應(yīng)及應(yīng)用研究[D]. 張歡.中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所) 2014
[8]微懸臂梁力學(xué)傳感器的振動(dòng)激發(fā)研究及在材料學(xué)中的應(yīng)用探索[D]. 馮兆斌.山東大學(xué) 2013
[9]高分子納米材料作為核酸和藥物載體用于腫瘤治療的研究[D]. 胡青蓮.浙江大學(xué) 2013
[10]生物膜—膜蛋白相互作用及納米粒子跨膜輸運(yùn)的粗;M研究[D]. 岳同濤.北京化工大學(xué) 2012
碩士論文
[1]不同尺寸的超順磁Fe3O4納米顆粒胞吐機(jī)制研究[D]. 徐世鑫.西北大學(xué) 2018
[2]激光拉曼光譜系統(tǒng)下實(shí)時(shí)、非標(biāo)記監(jiān)測(cè)胰島β細(xì)胞胞吐活動(dòng)的研究[D]. 羅瑞瓊.廣西醫(yī)科大學(xué) 2016
[3]磁性納米粒子的內(nèi)吞及其對(duì)細(xì)胞取向及遷移行為的調(diào)制作用研究[D]. 賈珍基.蘇州大學(xué) 2016
[4]黑素細(xì)胞胞吐方式的直觀證據(jù)研究[D]. 張園園.山西醫(yī)科大學(xué) 2016
[5]納米材料的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)細(xì)胞攝取、內(nèi)吞機(jī)制及生物安全性影響的研究[D]. 于彩桐.蘇州大學(xué) 2015
[6]AMPK,CaMKⅡ和PKC在鈣信號(hào)調(diào)節(jié)骨骼肌細(xì)胞GLUT4胞吞和胞吐機(jī)制中的作用[D]. 李青.天津醫(yī)科大學(xué) 2014
[7]仿生修飾金納米桿用于癌細(xì)胞選擇性內(nèi)吞的研究[D]. 周文波.浙江大學(xué) 2010
本文編號(hào):3209952
【文章來(lái)源】:沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)遼寧省
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【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
局部表面等離子體共振示意圖
181.5.暗場(chǎng)顯微技術(shù)當(dāng)金納米材料的尺寸在納米量級(jí)時(shí),常規(guī)的觀測(cè)方法不易被觀測(cè)到,在光照條件下,金納米粒子的局部表面等離子共振效應(yīng),發(fā)生強(qiáng)烈的瑞利散射,使其可以在暗場(chǎng)顯微鏡下被觀測(cè)到。暗場(chǎng)顯微鏡又稱暗視野顯微鏡(樊春海等,2018;夏波等,2016;周昕等,2017),在普通顯微鏡下直射光透過(guò)標(biāo)本的時(shí)候,一部分光被吸收;另一部分光透射或折射,形成標(biāo)本內(nèi)部結(jié)構(gòu)的真實(shí)投影。因此,在普通顯微鏡下所看到的是物體形態(tài)和結(jié)構(gòu)。暗場(chǎng)顯微鏡是利用斜射照明法阻擋透過(guò)標(biāo)本細(xì)節(jié)的直射光,以反射光和衍射光來(lái)觀察樣本,如圖1-2所示,在暗場(chǎng)顯微鏡下從側(cè)面照射到物體的光束,繞射或反射造成物體外形的側(cè)影(CARENCOS,etal,2016)。因此,暗場(chǎng)顯微鏡下所看到的只是物體的輪廓或物體的運(yùn)動(dòng)。暗場(chǎng)顯微鏡的聚光器和普通顯微鏡鏡是不同的,在暗場(chǎng)顯微鏡中裝有一個(gè)使光線不能直接通過(guò)的中央遮暗的聚光器,光線只能從聚光器四周和沒(méi)有被遮暗的地方斜射到樣本上。光線因斜射而沒(méi)有進(jìn)入物鏡所以視野是暗的,只有標(biāo)本反射和衍射的光線才能進(jìn)入物鏡,所以物體的邊緣是亮的。普通顯微鏡下可以看到450nm的細(xì)節(jié),而暗場(chǎng)顯微鏡下能看到4-200nm的極微小物體。而且,金納米顆粒的粒徑不同,在暗場(chǎng)顯微鏡下還會(huì)顯現(xiàn)出不同的顏色,在傳感等領(lǐng)域(陳鈺等,2012;李穎等,2012;屠聞文等,2011;楊濤等,2017;云雯等,2013;張釗等,2020,馮兆斌,2013;于曉梅等,2018)中具有巨大前景(ALODHAYBA,etal,2020;BAGGAK,etal,2016;BOGUER,2014;KANGYR,etal,2010)。圖1-2暗場(chǎng)顯微鏡工作原理Fig.1-2Workingprincipleofdarkfieldmicroscope在最近的研究中,通過(guò)設(shè)計(jì)磁珠-金納米粒子雜交探針,利用暗場(chǎng)顯微鏡檢測(cè)T4多核苷酸激酶(T4PNK)的活性,檢測(cè)限低至0.0058U/mL。在另一項(xiàng)
第四章基于暗場(chǎng)顯微成像觀測(cè)納米顆粒的胞吞及胞吐29圖3-1:a).40nm金納米粒子透射電子顯微鏡表征;b.)SH-R36-AuNPs透射電子顯微鏡表征;c.)SH-R36P-AuNPs透射電子顯微鏡表征。Fig.3-1a.)Transmissionelectronmicroscopycharacterizationof40nmgoldnanoparticles;b.)TransmissionelectronmicroscopycharacterizationofSH-R36-AuNPs;c.)TransmissionelectronmicroscopycharacterizationofSH-R36P-AuNPs.a.b.
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]無(wú)機(jī)納米材料在神經(jīng)膠質(zhì)瘤診療中的應(yīng)用與特點(diǎn)[J]. 蘭穎,鄧橋妹,劉斯佳. 中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào). 2020(06)
[2]基于磁性材料的適配體傳感器在赭曲霉毒素超靈敏檢測(cè)中的研究進(jìn)展[J]. 蔡小霞,苑靜,林童,郭徐靜,熊勇華,吳科盛,郭亮. 食品與發(fā)酵工業(yè). 2020(11)
[3]微懸臂梁傳感器在氣體檢測(cè)方面的應(yīng)用[J]. 張釗,梅永松,張毅,滕艷華. 科技風(fēng). 2020(09)
[4]Rapid ultrasensitive monitoring the single-particle surface-enhanced Raman scattering (SERS) using a dark-field microspectroscopy assisted system[J]. Shaochuang Liu,Yilun Ying,Yitao Long. Chinese Chemical Letters. 2020(02)
[5]二維金屬或共價(jià)有機(jī)骨架材料的制備及其化學(xué)與生物傳感應(yīng)用[J]. 楊濤,崔亞男,陳懷銀,李偉華. 化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(04)
[6]PC12 cell integrated biosensing neuron devices for evaluating neuronal exocytosis function upon silver nanoparticles exposure[J]. Pratikkumar Shah,Qiaoli Yue,Xuena Zhu,Fangcheng Xu,Huai-Sheng Wang,Chen-Zhong Li. Science China(Chemistry). 2015(10)
[7]分析人造納米材料的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[J]. 周春燕. 資源節(jié)約與環(huán)保. 2015(07)
[8]基于核酸適配體的生物傳感技術(shù)在食品安全領(lǐng)域中的研究進(jìn)展[J]. 云雯,陳世奇,馬麗,朱永紅,屠大偉,趙博. 食品工業(yè)科技. 2013(14)
[9]原子轉(zhuǎn)移自由基聚合在生物傳感中的應(yīng)用[J]. 李穎,吳亞鋒,袁亮,劉松琴. 分析化學(xué). 2012(12)
[10]基于石墨烯及其衍生物的生物傳感系統(tǒng)[J]. 陳鈺,王捷,劉仲明. 分析化學(xué). 2012(11)
博士論文
[1]低維納米材料與生物膜耦合力學(xué)行為連續(xù)體建模與分析[D]. 湯華遠(yuǎn).大連理工大學(xué) 2019
[2]功能化納米鉆石藥物體系的構(gòu)建及其在腫瘤診療中的研究[D]. 李林.山西大學(xué) 2017
[3]納米材料細(xì)胞攝取和胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)某上駥W(xué)研究[D]. 胡興杰.中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所) 2017
[4]幾種生物相容性良好的無(wú)機(jī)納米載藥體系的構(gòu)建及其在抗腫瘤方面的應(yīng)用[D]. 葛昆.河北大學(xué) 2017
[5]納米粒子跨膜運(yùn)輸動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究[D]. 李曄.北京化工大學(xué) 2015
[6]金納米顆粒與細(xì)胞相互作用的暗場(chǎng)顯微研究[D]. 劉蒙蒙.中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所) 2015
[7]納米材料尺寸依賴的生物學(xué)效應(yīng)及應(yīng)用研究[D]. 張歡.中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所) 2014
[8]微懸臂梁力學(xué)傳感器的振動(dòng)激發(fā)研究及在材料學(xué)中的應(yīng)用探索[D]. 馮兆斌.山東大學(xué) 2013
[9]高分子納米材料作為核酸和藥物載體用于腫瘤治療的研究[D]. 胡青蓮.浙江大學(xué) 2013
[10]生物膜—膜蛋白相互作用及納米粒子跨膜輸運(yùn)的粗;M研究[D]. 岳同濤.北京化工大學(xué) 2012
碩士論文
[1]不同尺寸的超順磁Fe3O4納米顆粒胞吐機(jī)制研究[D]. 徐世鑫.西北大學(xué) 2018
[2]激光拉曼光譜系統(tǒng)下實(shí)時(shí)、非標(biāo)記監(jiān)測(cè)胰島β細(xì)胞胞吐活動(dòng)的研究[D]. 羅瑞瓊.廣西醫(yī)科大學(xué) 2016
[3]磁性納米粒子的內(nèi)吞及其對(duì)細(xì)胞取向及遷移行為的調(diào)制作用研究[D]. 賈珍基.蘇州大學(xué) 2016
[4]黑素細(xì)胞胞吐方式的直觀證據(jù)研究[D]. 張園園.山西醫(yī)科大學(xué) 2016
[5]納米材料的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)細(xì)胞攝取、內(nèi)吞機(jī)制及生物安全性影響的研究[D]. 于彩桐.蘇州大學(xué) 2015
[6]AMPK,CaMKⅡ和PKC在鈣信號(hào)調(diào)節(jié)骨骼肌細(xì)胞GLUT4胞吞和胞吐機(jī)制中的作用[D]. 李青.天津醫(yī)科大學(xué) 2014
[7]仿生修飾金納米桿用于癌細(xì)胞選擇性內(nèi)吞的研究[D]. 周文波.浙江大學(xué) 2010
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