碳纳米管的血浆蛋白吸附性及抗菌机制的研究

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1、提要碳纳米管（CNTs)作为一种极具吸引力的材料，具有独特的结构、电子及机械性能，在材料科学和生物医学领域具有广泛的应用前景。随着碳纳米管与人体的接触也越来越多，它生物相容性已逐渐成为人们关注的焦点。碳纳米管的体内毒性主要表现为肺部炎症、纤维化、循环系统氧化损伤、动脉粥样硬化和全身免疫系统异常等；碳纳米管具有细胞毒性、抗菌活性，并且能够和蛋白质发生吸附作用。本课题主要研究不同修饰的CNTs与人体血浆蛋白质的相互作用及多壁碳纳米管（MWCNTs)抑菌作用的分子机制。碳纳米管在水溶液中的稳定分散性和碳纳米管与蛋白质分子的相互作用是生物医学应用的重要研究领域。本文首先利用表面活性剂来

2、增加碳纳米管在水中的分散性，然后用扫描电子显微镜（SEM)进行表征；以血液接触环境下的应用为研究目标,采用聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE)、液质联用技术（LC-MS),系统地研究了多壁碳纳米管、单臂碳纳米管以及不同修饰的多壁碳纳米管对人体血浆蛋白质的吸附作用。结果表明：多壁碳纳米管、单臂碳纳米管以及不同修饰的多壁碳纳米管对血浆蛋白具有选择吸附性，经化学修饰后多壁碳纳米管的分散性和吸附行为具有显著的差异。其次用双向凝胶电泳(2-Dgelelectrophoresis,2-DE)和液质联用（LC-MS)技术分析鉴定大肠杆菌(Escherichiacoli，￡.co//)在多壁

3、碳纳米管暴露前后蛋白组的表达差异。在2-DE图谱中，空白组得到4]0±8(n=3)个蛋白，实验组得到415±8(n=3)个蛋白；存在明显差异表达的蛋白有21个，实验组与空白组相比上调蛋白12个，下调蛋白9个。差异蛋白包括大肠杆菌膜蛋白，与能量代谢相关的酶和氧化还原蛋白等，对蛋白质功能及与多壁碳纳米管抗菌活性的可能关系进行了初步探讨，为进一步研究多壁碳纳米管的抗菌机制提供了有价值的资料。本文对不同碳纳米管对血浆蛋白质的吸附及多壁碳纳米管抑菌作用的分子机制的研究取得了一些重要进展，对碳纳米管生物安全性的准确评估具有重要的意义。关键词碳纳米管；血浆蛋白；大肠杆菌；电泳；质谱Analy

4、sisoftheModeofAntibacterialActionandBloodProteinsAdsorptiononCarbonNanotubesSpecialty:PharmacologyTutor:LIUJianAuthor:GONGXinAbstractSincetheirdiscovery,carbonnanotubes(CNTs)havebeenthegoalofnumerousinvestigationsduetotheiruniquestructural,electronicandmechanicalpropertiesthatmakethemaveryat

5、tractivematerial,carbonnanotubes(CNTs)hasbeendemonstratedtobeapromisingnanotraterialwithwideapplicationsinthefieldofbiomedicalandmaterialscience.Inevitably,therearemoreandmoreexposuresofthehumanbobytoCNTs,therefore,whetheritisbiocompatibilityhasattractedincreasingattention.Theinternaltoxicit

6、iesofCNTsincludespulmonaryinflammationandfibrosisoxidativeedamageincimmunesystematheroscleroticdiseaseandimmunesystemabnormity.Besides,Thesedataclearlyshowthatcarbonnanotubeshavecelltoxicity,antibacterialactivity,andproteinadsorptioneffect.Inthisreview.AnalysisoftheModeofAntibacterialActiona

7、ndbloodproteinsadsorptiononcarbonnanotubes.Inthisstudywefirstinvestigatedwiththesupersonicasasupplementarytool，theeffectsofsurfactants,andtheirmixturesonthedispersionofcarbonnanotubeswerestudiedinthesolventofwater.Thepreservedtimeofdispersedcarbonn