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类黑色素纳米材料的构建及抗氧化应激治疗推广

  • 论文价格:150
  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 论文字数:33263
  • 论文编号:el202203141630230
  • 日期:2022-05-19
  • 来源:上海论文网

药学论文哪里有?本论文在研究 PDNPs 的衍生物作为抗氧化的生物材料方面还需要一定的实验支撑,如论证材料是否能够清除其他因素诱导产生的细胞氧化损伤,同时若有更多相应的模型的动物实验会使整个研究更加完整可靠。


第一章   绪论


1.4  天然ROS防御机制

机体内 ROS 的清除依赖于细胞合成或分泌的天然抗氧化酶和抗氧化剂。用于抗氧化的酶有:过氧化物酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶。三种酶的亚细胞位置不同,功能也不一样。过氧化物酶能够催化超氧化物转化为 O2和 H2O2,再进一步将 H2O2 分解成 H2O 和 O2。谷胱甘肽过氧化物酶将脂质过氧化物还原成醇,并将 H2O2 还原成 H2O。同时谷胱甘肽合成酶负责合成主要的细胞抗氧化剂谷胱甘肽,因此谷胱甘肽合成酶在ROS 清除中具有重要意义。其他能够起到抗氧化作用的生物分子包括生育酚(维生素E)、抗坏血酸(维生素 C)、类胡萝卜素、尿酸和多酚等。

黑色素在自然界中广泛分布于微生物、植物和动物体内,并发挥重要的生理作用[45],如光保护、抗氧化、体温调节、金属螯合以及参与神经系统的功能活动等[46-50]。在人类和其他脊椎动物中,黑色素起到防晒或伪装的作用。在微生物体内,黑色素能够保护真菌免受高温、日照、低温、低含水量、饥饿、ROS 升高和放射性增强[51,52]等恶劣环境的伤害。在植物界,黑色素形成的强度通常与植物对微生物和病毒感染的抵抗力有关。黑色素在生物医学应用中表现出优异的生物相容性和生物降解性,且不具有明显的副作用。更令人感兴趣的是黑色素的理化特性,如强大的螯合能力[53]、广谱紫外-可见光吸收[54]、光声特性[55],光和电磁辐射保护[56]、抗氧化[57]和自由基清除[58]等。这些出众的物理化学性质来源于黑色素独特的化学结构。黑色素主要是由酚类化合物多巴胺通过醌式中间体聚合形成。黑色素根据其前体分子生物合成过程差异及体内的分布位置不同,主要可分为三种类型:真黑色素(eumelanins)、褐黑色素(pheomelanins)和异黑色素(allomelanins)(图 1-5)。天然黑色素的结构复杂且尚未解析清楚,由于黑色素极差的水溶性,且提取、纯化和表征均具有难度,极大地限制了其应用。因此,合成具有水溶性或水分散性的类黑色素材料是解决天然黑色素难以应用的有效途径。


第三章  PDNPs复合衍生物的制备表征及ROS清除活性


3.1  实验材料

3.1.1  实验试剂

本章所使用的实验试剂如表 3-1 所示。

ROS 是作为损伤分子还是信号分子,取决于其在生物体内的浓度,这与内源性抗氧化保护系统有关。在较低的调节水平下,ROS 参与生长过程中许多重要的生理反应。它们在许多细胞过程的调节和各种信号级联中发挥着巨大作用。一般来说,细胞在机体天然抗氧化系统的保护下始终将 ROS 的产生和消除维持在动态平衡状态,一旦这种平衡被破坏,过量的 ROS 会造成机体氧化应激。在氧化应激状态下,内源性抗氧化剂难以完全清除所有 ROS,导致 DNA、脂质和蛋白质等生物活性分子受到破坏引发多种疾病。因此,为了预防或抑制这些氧化应激损伤,最可行的方法之一是将外源抗氧化剂引入生物系统。然而,传统抗氧化剂仍面临稳定性差、毒性大、生物利用度低等挑战[94-96]。近年来,随着纳米技术和纳米科学的发展,基于多功能纳米材料的新型抗氧化策略已经被广泛应用于 ROS 清除策略,为传统抗氧化疗法克服氧化应激损伤的发展提供了新的机遇。虽然抗氧化纳米材料成为了目前抗氧化研究的主流,但是关于纳米材料同时拥有超高溶液稳定性和优异的 ROS 清除活性的报导罕见。

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第四章  PLNPs的体外和体内抗氧化研究


4.1  实验材料

4.1.1  实验试剂

本章所使用的实验试剂如表 4-1 所示。

药学论文参考

HEI-OC1 是小鼠耳蜗毛细胞,其被认为可用于筛选耳毒性药物的体外系统。在药物激活的凋亡途径、自噬、细胞保护机制、炎症反应和氧化应激等方面的研究中都已经被广泛应用[103-106]。BEAS-2B 细胞是正常人支气管上皮细胞。BEAS-2B 细胞具有对血清反应进行分化的能力,能够用于筛选诱导或影响分化及致癌的化学或生物制剂[107]。HEK293 细胞是衍生自人胚胎肾细胞的细胞系,能够用于模拟人体肾脏模型[108]。实验动物是 ICR 雌性小鼠,4-8 周龄。


4.2  实验方法

4.2.1  细胞的复苏与培养

将冻存于液氮罐中的 HEI-OC1、BEAS-2B 和 HEK293 细胞取出,快速放入 37 ℃水浴锅中,不停摇晃,加速冻存管中的冰块融化,细胞株解冻后从水浴锅中取出擦干冻存管外壁的水分并对其进行酒精消毒。将冻存管中的细胞悬液分别倒入含有 4 mL 培养基的 10 mL 离心管中,低速离心 3 min(1000 r/min)。将离心后的离心管中上清液弃去,加入 5 mL 培养基重悬细胞并将细胞悬液倒入 T25 培养瓶中放在 37 ℃,5%CO2细胞培养箱中培养,隔天换液。当细胞生长至对数生长期时,胰酶消化细胞将其 1:3 传代备用。

4.2.2  体外细胞毒性检测

将生长至对数期的 HEI-OC1、BEAS-2B 和 HEK293 细胞分别用胰酶消化离心后计数,按照 5000 细胞/孔密度接种 100 µL 到 96 孔板中,分别设置空白组和实验组,培养细胞贴壁生长 24 h 后空白组将培养基吸出并加入新鲜培养基,实验组将培养基吸出后加入不同浓度的 PLNPs(100,200,300,400,500 µg/mL),在 37 ℃,5%CO2细胞培养箱中培养 24 h 后用 MTT 法检测 HEI-OC1、BEAS-2B 和 HEK293 细胞的存活率。

4.2.3  以 Cisplatin 诱导的药物毒性细胞损伤模型

将 5000 细胞/孔密度的 HEI-OC1 细胞接种 100 µL 到 96 孔板中,分别设置空白组和实验组,培养细胞贴壁生长 24 h 后空白组将培养基吸出并加入新鲜培养基,实验组将培养基吸出后加入不同浓度的 Cisplatin(10,20,50,60,80,100 µM),在 37 °C,5%CO2细胞培养箱中培养 24 h 后用 MTT 法检测 HEI-OC1 细胞的存活率。

4.2.4  以 LPS 诱导的感染细胞损伤模型

将 5000 细胞/孔密度的 BEAS-2B 细胞接种 100 µL 到 96 孔板中,分别设置空白组和实验组,培养细胞贴壁生长 24 h 后空白组将培养基吸出并加入新鲜培养基,实验组将培养基吸出后加入不同浓度的 LPS(0.1,0.2,0.5,1,2,5  µg/mL),在 37  °C,5%CO2细胞培养箱中培养 24 h 后用 MTT 法检测 BEAS-2B 细胞的存活率。


主要结论与展望


主要结论

本论文以 PDNPs 为基础材料,设计并合成了三种不同粒径大小的 PDNPs 并筛选出了符合实验需求的尺寸大小,然后对筛选得到的 PDNPs 进行不同表面的修饰策略和筛选最佳的表面修饰策略,得到 PDNPs 衍生物 PLNPs。研究了 PLNPs 清除 ROS 的能力,并在细胞水平和动物水平上进行了功能验证。

(一)通过改变反应条件,控制反应温度和纯化方法可以得到超小尺寸的 PDNPs,以其为基础材料进行表面修饰和经过体内 PET 成像筛选得到能被肝脏肾脏代谢的合适材料 PLNPs。探究了 PLNPs 的溶液稳定性,发现其在 pH 5.0、pH 7.4、pH 10.0 的 PBS和 HD,LD,1640 培养基这些不同溶液介质中能够稳定存在 3 个月以上。同时还对 PLNPs的清除 ROS 能力进行了研究,发现其具有优异的清除 ROS 活性,能够清除 ABTS、DPPH、O2•−、•OH 和 H2O2 等自由基。

(二)使用 HEI-OC1、BEAS-2B 和 HEK293 三种不同的细胞对所得的粒子进行体外细胞水平实验探索,证明 PLNPs 在一定的浓度范围内对上述三种细胞没有明显的细胞毒性,并且对不同原因引起氧化损伤的细胞内 ROS 有一定的清除能力,从而达到保护细胞的效果,说明 PLNPs 具有优异的体外清除 ROS 能力。

(三)在动物实验水平论证了 PLNPs 的清除 ROS 的能力。实验结果表明 PLNPs 具有良好的生物体内相容性,并且能够有效缓解注射甘油引起横纹肌溶解而导致的 AKI模型病情的进展,说明 PLNPs 具有一定体内抗氧化能力,证明其在作为抗氧化的纳米材料方面具有巨大的应用潜力。

参考文献(略)

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