科學家揭示納米金對細胞代謝的影響
日期：2016-10-10 09:10:27
近日，依托于中國科學院武漢物理與數學研究所的中科院生物磁共振分析重點實驗室的生物醫學代謝組學研究組，在不同表面修飾金納米棒暴露對細胞代謝影響的研究方面取得新進展，相關研究結果發表在《先進醫療材料》（Advanced Healthcare Materials）上。
金納米棒在細胞成像、藥物載體以及生物醫學診斷和癌癥的熱療中有潛在的應用前景。金納米棒具有獨特的物理化學和光學性質，可以通過表面修飾實現多功能，但目前關于其經過不同表面修飾后，影響細胞代謝的機制并不清楚，而了解金納米棒結構與生物系統的相互作用對設計制造特定功能的納米材料極為重要。因此，研究不同大小、不同表面修飾的金納米材料與生物體的相互作用及其毒作用機理，揭示金納米的結構和生物效應的內在關系，是進一步發展金納米材料亟需解決的關鍵科學問題。
生物醫學及代謝組研究員王玉蘭、博士柳志剛等采用代謝組學技術并結合分子生物學、細胞成像方法研究了不同表面修飾金納米棒對A549細胞及16HBE細胞的代謝影響。A549細胞來源于人肺腺癌細胞，而16HBE細胞來源于正常人支氣管上皮細胞。PSS（聚苯乙烯磺酸鈉）、PDDAC（聚二烯丙基二甲基氯化銨）和PEI（聚乙烯亞胺）被用于修飾金納米棒，合成后的PSS金納米棒表面呈負電荷，而PDDAC及PEI修飾的金納米棒表面呈正電荷。研究發現正電荷與負電荷的金納米棒引發細胞不同的代謝應答。同時，這些金納米棒對A549細胞的毒性作用以及代謝影響明顯大于16HBE細胞。而PEI修飾的金納米棒顯示出對A549細胞最大的殺傷作用及代謝紊亂，同時對16HBE細胞具有較小的影響。金納米棒導致的這些代謝影響主要表現在能量代謝、膽堿代謝、己糖胺途徑以及氧化應激等方面。同時，研究還發現陽離子金納米棒可能會靶向膽堿代謝來殺傷癌細胞。這些結果為理解金納米棒生物學效應提供了較為詳實的代謝組分子信息，這些信息對理解納米材料與生物體的作用以及為篩選及設計更高效低毒的納米材料具有指導作用，突出了代謝組學在評估納米材料生物效應上的應用價值。
此項研究得到了國家科技部（2012CB934004）及自然科學基金委（21675169，21175149，91439102，21375144）的支持。
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