表面增強拉曼光譜技術在細胞器靶向檢測與治療中的應用
發(fā)布時間：2022-02-14 20:42
細胞是組成生命體結構和功能的基本單元,是除病毒之外所有生物的基本組成。在真核細胞中,亞細胞結構如細胞質、細胞膜、細胞核、線粒體、溶酶體、內質網(wǎng)和高爾基體等都是必不可少的功能單元。在調節(jié)細胞分化、生長、凋亡和細胞內運輸中扮演著重要角色。正是由于細胞器在細胞生命活動中具有重要作用,其結構和功能的紊亂將導致各種疾病,如癌癥、溶酶體貯積病及各種神經(jīng)退行性疾病等。因此,對細胞器結構、功能以及微環(huán)境進行檢測對深入理解其在生命活動中的作用以及對疾病的診斷與治療十分重要。表面增強拉曼光譜（surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS）是一種可獲得物質的分子結構信息并且具有超高檢測靈敏度的光譜技術。由于SERS技術具有譜峰窄、光穩(wěn)定性好、可實現(xiàn)多組分檢測、對生物體系損傷較小等優(yōu)勢,已被廣泛應用于生物體系的檢測與治療研究中。雖然SERS檢測技術已初步用于細胞器相關檢測與治療研究中,但還面臨著一些問題。例如,由于缺少有效的細胞器檢測手段,研究對象比較局限,大部分是以細胞核研究為主,而且檢測準確性有待驗證。并且,對細胞器微環(huán)境的研究比較匱乏,有待進一步發(fā)展。除此之外,以細胞...
【文章來源】：吉林大學吉林省211工程院校985工程院校教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：152 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
細胞核結構[4]
第一章緒論3圖1.2線粒體結構（a）與功能（b）[8]。和“顆粒（chondros）”組成“mitochondrion”來命名這種結構，創(chuàng)造了線粒體一詞。到20世紀10年代，Kingbury提出線粒體參與細胞呼吸作用后，線粒體的功能才被提出[7]。線粒體是大多數(shù)細胞中存在的具有兩層膜結構的細胞器，其形狀呈棒狀或球狀，直徑大約在0.5-10μm左右。如圖1.2（a）所示，線粒體主要是由線粒體外膜、膜間隙、內膜、嵴和線粒體基質等結構組成。其中，線粒體外膜主要參與一些生化反應過程，例如脂肪酸鏈延伸、腎上腺素氧化以及色氨酸生物降解等（如圖1.2（b））。除此之外，它也能初步分解那些將在線粒體中進行氧化反應的物質。線粒體外膜和內膜之間的間隙就是線粒體膜間隙，厚度約為6-8nm，里邊充斥著眾多生化反應底物、可溶性酶以及輔助因子等。線粒體內膜是位于線粒體外膜內部的單層膜，包含了150多種蛋白質，約占線粒體蛋白總種類的五分之一。這些蛋白主要承擔運輸一些氨基酸等的中間產(chǎn)物、蛋白質等任務；參與氧化磷酸化中的氧化還原反應以及ATP的合成；除此之外，線粒體的分裂與融合也由其控制。線粒體基質是由線粒體內膜包裹的線粒體內部空間，含有多種生化反應的酶等蛋白質。線粒體內膜向線粒體基質褶皺形成的一種結構就是嵴，含有用于ATP合成的ATP合成酶。另外，線粒體還可以儲存鈣離子，是生物體氧化代謝的場所。除了上述基本功能外，線粒體還參與了許多其他生理過程，例如調控細胞增殖、細胞代謝、細胞凋亡、合成膽固醇等[8,9]。1.1.1.3溶酶體溶酶體是由ChristiandeDuve于1955年首次發(fā)現(xiàn)的。當時，他在經(jīng)過離心制備的大鼠肝細胞組分中觀察到該組分包含多重活性的多種酶，例如酸性磷酸酶。而且，經(jīng)過冷凍儲存之后其活性會降低。然而，他們將肝細胞組分冷藏
吉林大學博士學位論文4時間并進行進一步分析后，發(fā)現(xiàn)酸性磷酸酶活性不但沒有降低，反而有所增加。這些結果表明酸性磷酸酶應該包含在一種膜結構中，該膜結構導致了以上反常的結果。這種膜結構被認為是一種新型的細胞器，即溶酶體。通過優(yōu)化離心條件，deDuve隨后還從細胞碎片中提取出了溶酶體[10]。此后不久，AlexNovikoff用酸性磷酸酶作為標記物，獲得了富含溶酶體的第一張電子顯微照片。圖1.3溶酶體的結構和功能[11]。如圖1.3所示，溶酶體是單層膜包被的具有多種形狀（多為球狀）的囊泡結構。根據(jù)內涵物和形成的階段不同，可以分為初級溶酶體和次級溶酶體。初級溶酶體是指具有均勻基質的顆粒狀的溶酶體；而次級溶酶體則是具有復雜的髓磷脂樣結構的液泡狀溶酶體。其直徑在50nm-1μm之間[11]。最外層膜是一層糖基化膜，厚度約為6-10nm，含有很多磷脂成分。與細胞質膜組成十分類似，其中含有100多種膜蛋白[12]。由于溶酶體膜上存在質子泵，可以借助ATP水解產(chǎn)生的能量將細胞漿里的Ｈ＋轉運入溶酶體，因此，導致溶酶體內部pH值比細胞質中低兩個單位，約為4.5-5.0[13]。溶酶體內含有包括蛋白酶、核酸酶、磷酸酶、等在內的60余種酸性水解酶，這些酶能夠消化很多內源性或外源性大分子，賦予了溶酶體消化功能，使其成為細胞內的消化器官，也是物質新陳代謝的場所。除此之外，溶酶體還參與了許多重要的生理過程，例如膽固醇穩(wěn)態(tài)的維持、細胞質膜修復、病原體防御、調節(jié)細胞分泌過程、控制細胞死亡和信號傳導[13]。而且，
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Precise nanomedicine for intelligent therapy of cancer[J]. Huabing Chen,Zhanjun Gu,Hongwei An,Chunying Chen,Jie Chen,Ran Cui,Siqin Chen,Weihai Chen,Xuesi Chen,Xiaoyuan Chen,Zhuo Chen,Baoquan Ding,Qian Dong,Qin Fan,Ting Fu,Dayong Hou,Qiao Jiang,Hengte Ke,Xiqun Jiang,Gang Liu,Suping Li,Tianyu Li,Zhuang Liu,Guangjun Nie,Muhammad Ovais,Daiwen Pang,Nasha Qiu,Youqing Shen,Huayu Tian,Chao Wang,Hao Wang,Ziqi Wang,Huaping Xu,Jiang-Fei Xu,Xiangliang Yang,Shuang Zhu,Xianchuang Zheng,Xianzheng Zhang,Yanbing Zhao,Weihong Tan,Xi Zhang,Yuliang Zhao. Science China（Chemistry）. 2018(12)
本文編號：3625239
【文章來源】：吉林大學吉林省211工程院校985工程院校教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：152 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
細胞核結構[4]
第一章緒論3圖1.2線粒體結構（a）與功能（b）[8]。和“顆粒（chondros）”組成“mitochondrion”來命名這種結構，創(chuàng)造了線粒體一詞。到20世紀10年代，Kingbury提出線粒體參與細胞呼吸作用后，線粒體的功能才被提出[7]。線粒體是大多數(shù)細胞中存在的具有兩層膜結構的細胞器，其形狀呈棒狀或球狀，直徑大約在0.5-10μm左右。如圖1.2（a）所示，線粒體主要是由線粒體外膜、膜間隙、內膜、嵴和線粒體基質等結構組成。其中，線粒體外膜主要參與一些生化反應過程，例如脂肪酸鏈延伸、腎上腺素氧化以及色氨酸生物降解等（如圖1.2（b））。除此之外，它也能初步分解那些將在線粒體中進行氧化反應的物質。線粒體外膜和內膜之間的間隙就是線粒體膜間隙，厚度約為6-8nm，里邊充斥著眾多生化反應底物、可溶性酶以及輔助因子等。線粒體內膜是位于線粒體外膜內部的單層膜，包含了150多種蛋白質，約占線粒體蛋白總種類的五分之一。這些蛋白主要承擔運輸一些氨基酸等的中間產(chǎn)物、蛋白質等任務；參與氧化磷酸化中的氧化還原反應以及ATP的合成；除此之外，線粒體的分裂與融合也由其控制。線粒體基質是由線粒體內膜包裹的線粒體內部空間，含有多種生化反應的酶等蛋白質。線粒體內膜向線粒體基質褶皺形成的一種結構就是嵴，含有用于ATP合成的ATP合成酶。另外，線粒體還可以儲存鈣離子，是生物體氧化代謝的場所。除了上述基本功能外，線粒體還參與了許多其他生理過程，例如調控細胞增殖、細胞代謝、細胞凋亡、合成膽固醇等[8,9]。1.1.1.3溶酶體溶酶體是由ChristiandeDuve于1955年首次發(fā)現(xiàn)的。當時，他在經(jīng)過離心制備的大鼠肝細胞組分中觀察到該組分包含多重活性的多種酶，例如酸性磷酸酶。而且，經(jīng)過冷凍儲存之后其活性會降低。然而，他們將肝細胞組分冷藏
吉林大學博士學位論文4時間并進行進一步分析后，發(fā)現(xiàn)酸性磷酸酶活性不但沒有降低，反而有所增加。這些結果表明酸性磷酸酶應該包含在一種膜結構中，該膜結構導致了以上反常的結果。這種膜結構被認為是一種新型的細胞器，即溶酶體。通過優(yōu)化離心條件，deDuve隨后還從細胞碎片中提取出了溶酶體[10]。此后不久，AlexNovikoff用酸性磷酸酶作為標記物，獲得了富含溶酶體的第一張電子顯微照片。圖1.3溶酶體的結構和功能[11]。如圖1.3所示，溶酶體是單層膜包被的具有多種形狀（多為球狀）的囊泡結構。根據(jù)內涵物和形成的階段不同，可以分為初級溶酶體和次級溶酶體。初級溶酶體是指具有均勻基質的顆粒狀的溶酶體；而次級溶酶體則是具有復雜的髓磷脂樣結構的液泡狀溶酶體。其直徑在50nm-1μm之間[11]。最外層膜是一層糖基化膜，厚度約為6-10nm，含有很多磷脂成分。與細胞質膜組成十分類似，其中含有100多種膜蛋白[12]。由于溶酶體膜上存在質子泵，可以借助ATP水解產(chǎn)生的能量將細胞漿里的Ｈ＋轉運入溶酶體，因此，導致溶酶體內部pH值比細胞質中低兩個單位，約為4.5-5.0[13]。溶酶體內含有包括蛋白酶、核酸酶、磷酸酶、等在內的60余種酸性水解酶，這些酶能夠消化很多內源性或外源性大分子，賦予了溶酶體消化功能，使其成為細胞內的消化器官，也是物質新陳代謝的場所。除此之外，溶酶體還參與了許多重要的生理過程，例如膽固醇穩(wěn)態(tài)的維持、細胞質膜修復、病原體防御、調節(jié)細胞分泌過程、控制細胞死亡和信號傳導[13]。而且，
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Precise nanomedicine for intelligent therapy of cancer[J]. Huabing Chen,Zhanjun Gu,Hongwei An,Chunying Chen,Jie Chen,Ran Cui,Siqin Chen,Weihai Chen,Xuesi Chen,Xiaoyuan Chen,Zhuo Chen,Baoquan Ding,Qian Dong,Qin Fan,Ting Fu,Dayong Hou,Qiao Jiang,Hengte Ke,Xiqun Jiang,Gang Liu,Suping Li,Tianyu Li,Zhuang Liu,Guangjun Nie,Muhammad Ovais,Daiwen Pang,Nasha Qiu,Youqing Shen,Huayu Tian,Chao Wang,Hao Wang,Ziqi Wang,Huaping Xu,Jiang-Fei Xu,Xiangliang Yang,Shuang Zhu,Xianchuang Zheng,Xianzheng Zhang,Yanbing Zhao,Weihong Tan,Xi Zhang,Yuliang Zhao. Science China（Chemistry）. 2018(12)
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