纳米二氧化硅颗粒对HL-7702细胞黏附和迁移能力的影响

目的:探讨纳米二氧化硅颗粒对HL-7702细胞黏附迁移能力的影响,为其安全性评价提供实验依据。方法:体外培养的人正常肝细胞株HL-7702随机分为对照组和纳米二氧化硅颗粒暴露组,暴露浓度分别为12.5、25.0、50.0和100.0mg·L-1。采用透射电子显微镜(TEM)及动态光散射粒度分析仪(DLS)对纳米二氧化硅颗粒进行观察。细胞处理24h后,细胞黏附实验检测细胞黏附能力;划痕修复实验检测细胞迁移能力,TEM观察细胞对纳米二氧化硅颗粒的摄取及颗粒在细胞内的分布。结果:TEM观察,纳米二氧化硅呈圆形,颗粒大小均匀一致,分散性良好,颗粒平均粒径为(67.42±5.69)nm。DLS法检测,纳米二氧化硅颗粒在无血清RPMI-1640培养液中水合粒径为(134.13±2.78)nm,而在含1%、5%和10%血清的RPMI-1640培养液中的水合粒径明显增大。细胞黏附实验及划痕修复实验,与对照组比较,在无毒剂量下,纳米二氧化硅颗粒暴露组细胞的相对黏附率和损伤修复率明显下调(P<0.05),且随着作用浓度的升高下调作用愈加明显。与对照组比较,在无毒剂量作用下,纳米二氧化硅暴露组大量的纳米二氧化硅颗粒已被细胞摄取,颗粒主要以成簇的形式分布于内吞小泡中或散在分布于胞质中,可见细胞膜凹陷、包裹吞噬纳米颗粒的过程。结论:纳米二氧化硅颗粒能够抑制HL-7702细胞的黏附和迁移能力,并呈一定的浓度依赖效应。

气管滴注纳米二氧化硅颗粒致大鼠肺炎症反应及脏器中硅浓度变化的研究

目的对纳米二氧化硅颗粒导致大鼠肺脏的炎症反应进行研究。方法将128只雄性Wistar大鼠随机分为4组,分别为空白对照组(生理盐水)、0.5、1和2mg/Kg·bw剂量组,采用非暴露式气管滴注染毒一次,分别于染毒后的1d、7d、14d以及28d后处死大鼠,每实验组各处死8只动物,分别检测分析脏器中的硅浓度的变化;检测肺泡灌洗液中白细胞总数、蛋白含量、乳酸脱氢酶。结果纳米二氧化硅颗粒主要分布在肝脏和肾脏;可引起大鼠肺部明显的炎症反应;可引起肺泡灌洗液中的白细胞总数、蛋白含量、乳酸脱氢酶升高。结论纳米二氧化硅颗粒可引起肺组织损伤,对大鼠具有一定的肺毒性作用。

高亲水性纳米二氧化硅颗粒稳定范德华乳液

利用未修饰的高亲水性纳米二氧化硅颗粒(SiO_(2)NPs)在其等电点附近制备了范德华乳液。结果表明,在等电点(pH 2.7)下,SiO_(2)NPs借助高速均质与油/水界面剧烈混合,并受范德华引力的驱动逼近界面,在SiO_(2)NPs质量分数0.5%、水相体积分数50%的条件下稳定为平均粒径244μm的O/W型范德华乳液。增加SiO_(2)NPs的质量分数或减小油相体积分数可提高单位油滴界面附近的颗粒数,增大连续相黏度并促进乳液液滴之间形成三维网络结构,从而提高乳液稳定性。通过调节连续相的pH以促进SiO_(2)NPs表面的羟基发生质子化与去质子化的转变,可实现乳液3次pH响应乳化-破乳循环。

二氧化硅纳米颗粒潜在的神经毒性对神经变性疾病的影响

神经变性疾病是一类慢性疾病,包括常见的阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)、帕金森病(parkinson’s disease,PD)和额颞叶痴呆(frontotemporal dementia,FTD)等。这些疾病的病理生理变化特点均有神经元内出现异常蛋白质聚集、氧化应激反应、线粒体功能障碍等,最终可导致神经元变性死亡。目前虽无彻底治愈这些疾病的特异性疗法,但是不乏可以帮助缓解症状或延缓疾病进展的药物治疗方法。其中,包括二氧化硅纳米颗粒(silica nanoparticles,SiNPs)作为一种新型材料用于神经保护剂作用的疗法。最近的研究表明,这种材料虽有其优点,但可能对神经变性疾病产生负面影响。因此,本文拟以近年相关报道,从SiNPs的暴露途径以及其与神经炎症、线粒体功能障碍、Aβ和p-Tau的临床前研究进行综述,为充分认识SiNPs潜在神经毒性机制研究以及NRDs的防治提供理论或实践依据。

海胆状纳米二氧化硅增强水凝胶的制备与性能研究

利用溶胶-凝胶法制备海胆状的二氧化硅纳米颗粒(USN),并将其作为共价交联中心增强聚丙烯酰胺(PAM)水凝胶。利用硅烷偶联剂(3-(异丁烯酰氯)丙基三甲氧基硅烷)对USN进行表面改性,通过原位引发自由基聚合得到USN增强的聚丙烯酰胺水凝胶。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)对改性前后的USN进行表征,考察了USN加入量对水凝胶溶胀性能和压缩性能的影响。结果表明:与纯聚丙烯酰胺水凝胶相比,掺杂USN后,水凝胶溶胀率由约70%降低到约30%,显示出明显的抗溶胀性能;在应变为90%的条件下,水凝胶的最大压缩应力由298.8 kPa增大到566.4 kPa。

原位液体室透射电镜观察二氧化硅纳米颗粒的合并生长

利用原位液体室透射电子显微镜实时观察硅酸钠溶液中二氧化硅纳米颗粒的生长过程,同时使用动态光散射对纳米颗粒尺寸分布进行原位监测。通过对该动态过程的定量分析,研究了二氧化硅纳米颗粒的生长机理。结果表明,硅酸钠溶液中二氧化硅纳米颗粒主要是通过合并的方式进行生长。在合并的过程中,颗粒会自发地进行连续合并或发生形状改变,以降低单位体积表面能。进一步的结果分析显示,二氧化硅纳米颗粒的合并生长符合基于Smoluchowski速率方程的动力学,接近于受反应控制的聚集生长,其化学本质是颗粒表面羟基间的脱水缩合反应。

Chelator-Free法标记介孔二氧化硅纳米颗粒用于乳腺癌靶向PET成像

目的 使用Chelator-Free法进行^(68)Ga标记介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs),制备新型正电子发射计算机断层显像(PET)分子探针,并检测其表征、生物安全性、放射性化学性能、体内生物分布及评估其体内乳腺癌靶向PET成像性能。方法 用模板法合成MSNs,对其进行纳米表征及生物安全性分析,明确其良好的生物安全性。并用Chelator-Free法进行^(68)Ga标记,制备出新型纳米PET分子探针^(68)Ga-MSNs,对其进行放射性化学分析,评估其在KM小鼠体内生物分布和对乳腺癌荷瘤小鼠的靶向PET成像性能。结果 MSNs平均粒径为85.03 nm,分散均匀,形貌优良。生物安全性分析显示MSNs在100μg/ml浓度下对细胞增殖无明显影响,显示出良好的生物安全性。^(68)Ga-MSNs的标记率大于95%,放射性化学分析显示,经纯化后^(68)Ga-MSNs放射性化学纯度大于98%,体外标记稳定性优良。KM小鼠体内生物分布显示^(68)Ga-MSNs主要分布于肝脏、脾脏和肺脏。乳腺癌MCF-7荷瘤小鼠模型PET成像表明,^(68)Ga-MSNs在肿瘤部位摄取明显,显示出良好的体内靶向PET成像性能。结论 本研究成功应用Chelator-Free标记法构建的^(68)Ga-MSNs分子探针具有良好的表征、生物安全性及放射性化学性能,具有活体乳腺癌靶向PET成像性能,该研究为乳腺癌的靶向诊疗提供新的药物平台。

载带苯并[a]芘的纳米碳/二氧化硅颗粒引起大鼠氧化应激作用的研究

通过人工制备载带B[a]P的纳米碳(C)和纳米二氧化硅(SiO2)颗粒,采用气管滴注染毒方式,以7.5mg·kg-1(以体重计)的染毒剂量急性染毒大鼠,观察染毒24小时后载带B[a]P的纳米C/SiO2颗粒对机体产生氧化应激损伤的联合毒性效应.结果表明,在急性染毒后大鼠外周血中反映机体脂质过氧化损伤程度指标的丙二醛(MDA)含量表现为染毒组较对照组显著增加(p<0.05),表明纳米颗粒诱发机体发生了氧化应激反应.在急性染毒后各组大鼠肺泡灌洗液中谷胱苷肽过氧化物酶(GSH-PX)和超氧化物岐化酶(T-SOD)活力与对照组相比显著增加(p<0.05)(载带B[a]P的纳米SiO2组除外);载带B[a]P的纳米SiO2组肺泡灌洗液中GSH-PX活力与对照组相比无显著差异,而与单纯纳米SiO2组和B[a]P组比较显著降低,推测与抗氧化酶的一过性增高有关;载带B[a]P的纳米C组肺泡灌洗液T-SOD活力与其单纯纳米C组和单纯B[a]P组比较显著增加(p<0.05),由此表明载带B[a]P的复合纳米C/SiO2颗粒在致机体氧化损伤效应方面二者存在一定的协同作用.

有氧运动对二氧化硅纳米颗粒染毒大鼠血液毒性的改善作用

目的探讨有氧运动对二氧化硅纳米颗粒(SNP)染毒大鼠血液毒性的改善作用。方法将40只Wistar大鼠随机分为空白对照组、染毒组、低强度运动组、中强度运动组和高强度运动组,每组8只。除空白对照组外,其余组均采用非暴露式气管滴注法构建SNP染毒模型,空白对照组采用同等体积的生理盐水进行气管滴注。建模成功后,低强度运动组、中强度运动组大鼠分别在每次气管滴注的第2天游泳45 min、游泳90 min,高强度运动组大鼠分别在每次气管滴注的第2天上午和下午各游泳75 min,空白对照组、染毒组不进行运动干预。于首次气管滴注前及处死大鼠前称量大鼠体重,计算体重增加值。于最后一次运动24 h后采血,检测各组大鼠的血常规指标、血生化指标、超氧化物歧化酶(SOD)及羟脯氨酸水平。结果染毒组大鼠的白细胞计数、血小板计数升高,红细胞计数降低,血清ALT、AST、肌酐、尿素氮、乳酸脱氢酶、SOD水平均升高(均P<0.05)。低强度运动组、中强度运动组大鼠的体重增加值均低于空白对照组、染毒组、高强度运动组(均P<0.05)。与染毒组、低强度运动组相比,中、高强度运动组大鼠的白细胞计数和血小板计数降低,红细胞计数升高,且血清ALT、AST、肌酐、乳酸脱氢酶、SOD水平均下降(均P<0.05)。中强度运动组大鼠的血清羟脯氨酸水平低于染毒组、低强度运动组、高强度运动组(均P<0.05)。结论中、高强度的有氧运动可以缓解SNP造成的炎症反应和氧化应激反应,减轻SNP造成的心脏、肝脏及肾脏损害。

树枝状介孔二氧化硅基纳米材料催化转化二氧化碳的研究进展

近年来,树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒(DMSNs)成为催化界的研究热点,因其具有大的开孔结构、高比表面积、优异的溶剂分散性、良好的生物相容性等,上述优点使得DMSNs在实现CO_(2)的捕获和催化转化中取得了良好的发展。结合国内外研究进展,总结了近年树枝状介孔二氧化硅基纳米功能材料在CO_(2)催化转化方面的应用和反应机制,并与传统二氧化硅介孔材料(如SBA-15或MCM-41)的催化转化性能进行比较。最后对该材料在CO_(2)催化转化方面的应用进行了展望。

二氧化硅纳米颗粒与碳黑纳米颗粒红外漫反射光谱的测量与分析

用FTIR-FTS3000光谱仪和漫反射附件分别采集了二氧化硅纳米颗粒、炭黑纳米颗粒和二氧化硅纳米颗粒与碳黑纳米颗粒的不同配比的混合样品的红外漫反射光谱。通过对测量结果的分析,发现二氧化硅纳米颗粒的红外漫反射光谱较之体材料有蓝移和宽化现象,此现象可以用纳米粒子的小尺寸效应和量子尺寸效应来进行初步解释。而碳黑纳米颗粒因为其强吸光性的原因,实验中没有得到理想的光谱。混合样品中,碳黑纳米颗粒有一个最大吸收临界浓度,此时二氧化硅纳米颗粒与碳黑纳米颗粒的质量比是100:20。在这个比例以内,碳黑纳米颗粒的特征峰位的F(R)函数与浓度符合朗伯-比尔定律。当碳黑纳米颗粒在体系中的含量超过这个比值,随着碳黑在体系中比例的增加,吸光度将不再增大。

二氧化硅纳米与微米颗粒作为固定化酶载体的生物效应

分别将二氧化硅纳米颗粒(SiNPs)与微米颗粒(SiMPs)作为固定化载体,选择多聚酶牛肝过氧化氢酶(CAT)和单体酶辣根过氧化物酶(HRP)作为酶模型,通过考察酶固定化后在酶活回收率、热稳定性、酶促反应最适温度以及酶在水-有机溶剂混合体系中催化能力的变化,对载体与酶所产生的生物效应差异进行了系统研究.酶活回收率结果表明,SiNPs显示出比SiMPs优越的对酶无选择性的高生物亲和性,而SiMPs则能使固定于其上的酶热稳定性大幅度提高,且二者都能使固定化酶在有机相中的稳定性得到明显增强.但酶促反应最适温度的变化结果表明,对不同类型的酶所产生的生物效应则表现出无规律性.

pH响应的介孔二氧化硅纳米颗粒的制备及可控释放

选择带负电荷且溶解度和分子结构对pH值非常敏感的聚丙烯酸作为封堵分子,采用静电吸附的修饰方法,制备了pH响应的MCM-41型介孔二氧化硅纳米颗粒.利用高倍透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及比表面积分析等手段表征了介孔二氧化硅纳米颗粒的物理化学性质.以联钌吡啶染料分子作为模式客体分子,研究了pH调控下的模式客体分子在介孔二氧化硅纳米颗粒中的包裹及释放行为.结果表明,该介孔二氧化硅纳米颗粒对pH具有很好的响应性;在近中性条件下,带正电的二氧化硅纳米颗粒通过静电吸附作用吸附带负电的聚丙烯酸,导致介孔封堵,使包载的染料分子几乎无释放;客体分子的释放率随着pH值的降低而升高,当pH≤5时,染料分子显著释放,pH=1时客体分子的释放率高达98%,可以实现对包载客体分子的控制释放.该pH响应的介孔二氧化硅纳米颗粒载体具有制备简便、价格低廉和包载量大等优点,有望应用于药物的控制释放.

原油沥青质含量对纳米颗粒-十二烷基硫酸钠发泡二氧化碳泡沫稳定性的影响

采用十二烷基硫酸钠(SDS)表面活性剂和SiO_(2)纳米颗粒作为发泡体系,在不同原油沥青质含量下进行泡沫稳定性实验,测量CO_(2)泡沫半衰期;采用扫描电子显微图像、紫外分光光度法测试和Zeta电位测量,分析沥青质降低CO_(2)泡沫稳定性的机理。研究表明:当合成油与发泡体系质量比为1∶9时,合成油沥青质质量分数从0增至15%,SDS稳定泡沫半衰期从751 s减少至239 s,SDS-SiO_(2)稳定泡沫半衰期从912 s缩短至298 s;当合成油与发泡体系质量比为2∶8时,随着沥青质质量分数增大,SDS稳定泡沫半衰期从526 s缩短至171 s,SDS-SiO_(2)稳定泡沫半衰期从660 s缩短至205 s。由于沥青质与SDS和SiO_(2)纳米颗粒在水相中的相互作用,Zeta电位绝对值减小,颗粒表面电荷降低,导致薄液膜两侧界面之间的排斥力减小,从而破坏泡沫稳定性。

二氧化硅纳米颗粒增强炭纤维/环氧树脂界面性能

纤维与基体间的界面性能是决定纤维增强树脂基复合材料力学性能的关键因素。采用单纤维断裂实验方法研究二氧化硅纳米颗粒对炭纤维/环氧树脂复合材料界面的增强作用。实验结果表明,涂覆在炭纤维表面和均匀分散在环氧树脂基体中的二氧化硅纳米颗粒含量分别为4.9g/m2和25%(质量分数)时,复合材料界面性能均得到改善,界面抗剪强度相比纯树脂体系分别提高了10.0%和15.0%。通过对纤维断点处双折射光斑和样品断面形貌等信息分析,可知纳米颗粒均匀分散并镶嵌到炭纤维表面沟槽中形成的锁扣结构是界面性能提高的重要原因。

信号肽功能化二氧化硅纳米颗粒的线粒体靶向作用研究

以N-(p-Maleimidophenyl)isocyanate(PMPI)为交联剂,将线粒体信号肽分子共价修饰到二氧化硅荧光纳米颗粒表面,构建线粒体信号肽功能化二氧化硅荧光纳米颗粒.采用荧光分光光度计、Zeta电位仪以及透射电子显微镜对修饰前后的二氧化硅纳米颗粒进行了表征.结果表明,信号肽可被成功修饰在纳米颗粒表面,并且纳米颗粒粒径在信号肽分子修饰前后没有发生明显变化.以分离纯化的细胞核作为对照,采用流式细胞术考察了信号肽功能化二氧化硅荧光纳米颗粒与分离纯化后的线粒体的相互作用.结果表明,线粒体信号肽修饰到二氧化硅纳米颗粒表面后依然保持良好的生物活性,能够介导二氧化硅纳米颗粒特异性识别及结合分离纯化的线粒体,从而为线粒体监测及其功能调控研究提供了新的思路.

氢氧焰燃烧制备纳米二氧化硅的团聚现象及流化特性

利用氢氧焰燃烧合成的纳米二氧化硅颗粒,研究了其自发团聚现象及流化过程中的二次团聚行为,考察了流化床床层压降随操作气速和温度的变化,以及颗粒表面能及热处理温度对起始流化速度的影响。结果表明:在范德华力等粘性力作用下,纳米二氧化硅颗粒形成团聚体,团聚体粒度随二氧化硅颗粒表面吸附水分的增多而增大;纳米二氧化硅颗粒在流化过程中,一次团聚体在流体力作用下进一步团聚形成二次团聚体;流化停止后二次团聚体解体,此时纳米二氧化硅的团聚行为与流化前无明显差异;热处理温度对纳米二氧化硅颗粒起始流化速度影响不大,但纳米二氧化硅颗粒的起始流化速度随颗粒表面能的减小而显著降低,而且颗粒的表面处理对床层塌落与膨胀行为具有重要影响。

PVDF中空纤维膜元件用室温固化型纳米二氧化硅/环氧树脂复合灌封胶材料

制备了中空纤维聚偏氟乙烯(PVDF)膜元件用室温固化型纳米二氧化硅颗粒(NanoSiO2)/环氧树脂复合灌封胶材料,对其内部残留应力、拉伸强度、粘度等参数进行了表征与测定,探讨了Nano-SiO2/环氧树脂复合材料用作水处理中空纤维PVDF膜元件灌封胶材料的可能性。结果表明,该种复合罐封材料反应固化条件温和、Nano-SiO2添加质量分数约为3%时,Nano-SiO2环氧树脂复合材料的拉伸强度提升1.5倍,内部残留应力有大幅度减小。另外对其浇铸剂粘度、流动渗透性影响也较小。

核酸适配体封盖的介孔二氧化硅纳米颗粒用于肌红蛋白的检测

利用核酸适配体封盖的介孔二氧化硅纳米颗粒构建了一种新型、简便及免标记的肌红蛋白定量检测方法.首先,用肌红蛋白核酸适配体将荧光小分子罗丹明6G封盖在介孔颗粒内,当存在目标物肌红蛋白时,由于介孔颗粒上的核酸适配体可特异性结合肌红蛋白而脱离介孔颗粒表面,进而释放介孔颗粒内的罗丹明6G,使溶液荧光强度增强.实验结果表明,荧光强度与肌红蛋白的浓度呈正相关,通过荧光强度的变化可实现对肌红蛋白的定量检测.该方法的检出限低至1.1 nmol/L,且选择性好,可满足临床医学的检测要求.

分子印迹聚合物功能化二氧化硅纳米颗粒的合成及其分离识别马兜铃酸

马兜铃酸是马兜铃科植物中含有硝基菲羧酸基团的一类物质,被广泛应用于各种疾病的治疗,研究表明含有马兜铃酸的植物或植物衍生产品对人体有害,需要监测药物中马兜铃酸的存在。分子印迹聚合物对目标物的高亲和力使其特别适合作为吸附剂从混合物中去除和识别目标物。以SiO_(2)胶体纳米颗粒为基底,利用表面分子印迹的方法合成了核-壳结构SiO_(2)表面印迹纳米颗粒(SiO_(2)@MIP NPs)。采用紫外可见光谱研究了模板分子马兜铃酸Ⅰ和功能单体丙烯酸、甲基丙烯酸、2-乙烯基吡啶、丙烯酰胺及甲基丙烯酰胺的作用,发现2-乙烯基吡啶与马兜铃酸Ⅰ的作用最强,被选为制备印迹聚合物的单体。采用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪、氮气吸附比表面分析仪对分子印迹聚合物进行了表征。TEM显示印迹纳米颗粒的粒径在270 nm左右,分子印迹层的厚度为35 nm,有利于模板分子的传输。TEM、FT-IR和热重分析仪的结果均证明实验成功合成了分子印迹聚合物。实验进一步研究了印迹聚合物SiO_(2)@MIP NPs和非印迹聚合物SiO_(2)@NIP NPs的吸附性能,并结合SiO_(2)@MIP NPs和SiO_(2)@NIP NPs的比表面积和孔径测定数据,发现SiO_(2)@MIP NPs表面的印迹位点是导致二者吸附差异的主要原因。SiO_(2)@MIP NPs和SiO_(2)@NIP NPs的动力学吸附表明SiO_(2)@MIP NPs具有快的吸附平衡时间(120 s),而且SiO_(2)@MIP NPs的吸附行为符合Langmuir单分子层吸附。SiO_(2)@MIP NPs的选择性通过印迹因子(IF)和选择性系数(SC)来评价。实验结果表明,SiO_(2)@MIP NPs具有高的印迹因子(4.9),对模板结构类似物有较好的选择性,选择系数为2.3~6.6。最后将制备的SiO_(2)@MIP NPs作为吸附剂用于加标中药样品川木通的预处理,用HPLC进行分析测定,方法的回收率为73%~83%,实验结果显示SiO_(2)@MIP NPs可作为高选择性材料用于中药中马兜铃酸的选择性分离分析。