二氧化硅納米顆粒應用于干細胞增殖、分化及體內示蹤研究.pdf

1、干細胞是一類具有高度增殖和多向分化潛能的細胞群體，近年來隨著對干細胞特性認識的加深，其基礎與應用研究都有了突破性進展。不過目前一些經(jīng)典的技術已成為干細胞研究面臨的重要瓶頸，新技術的引入對于推動干細胞相關研究具有非常重要的意義。納米技術作為一門20世紀80年代末發(fā)展起來的新興學科，為干細胞的研究提供了新的契機。作為納米材料重要成員之一的二氧化硅納米顆粒，由于易修飾、易合成等優(yōu)點，在生物醫(yī)學領域得到了廣泛應用，有望為干細胞相關研究提供新的手

2、段。本論文瞄準納米材料作為載體這一前沿研究方向，在考察二氧化硅納米顆粒與間充質干細胞干細胞生物相容性的基礎上，進一步開展了二氧化硅納米顆粒作為生物相容性載體用于間充質干細胞的增殖、分化以及體內示蹤研究。主要內容包括以下三個方面：
　　 l、二氧化硅納米顆粒與間充質干細胞的生物相容性研究
　　 以間充質干細胞為研究對象，初步考察了二氧化硅納米顆粒與間充質干細胞的生物相容性。首先利用MT'I"‘實驗考察一系列濃度(O.05

3、mg/mL～2 mg/mL)二氧化硅納米顆粒對間充質干細胞存活率以及細胞形態(tài)的影響，結果表明二氧化硅納米顆粒對間充質干細胞存活率的影響存在濃度依賴性，細胞存活率隨著顆粒濃度的增大逐漸降低，但是當與細胞孵育的顆粒濃度在0.1 mg/mL范圍內時，細胞存活率都維持在80％以上；而同一濃度的二氧化硅納米顆粒對間充質干細胞存活率的影響則存在時間依賴性，即隨著培育時間的延長，存活率降低，負面影響增大。選擇對細胞存活率影響很小濃度下的二氧化硅納米顆

4、粒處理間充質干細胞，并對處理后的間充質干細胞進行成脂和成骨誘導，通過組織化學染色和定量結果表明，與對照組相比，納米顆粒處理的間充質干細胞其成脂和成骨分化能力并沒有發(fā)生明顯影響。同時，電子顯微鏡結果顯示，二氧化硅納米顆粒被間充質干細胞攝取，而攝取大量顆粒后的間充質干細胞依然保持良好的形態(tài)，保持了完整的細胞器超微結構。
　　 2、二氧化硅納米顆粒作為胰島素載體用于間充質干細胞的成脂分化
　　 胰島素是間充質干細胞成脂分化的誘

5、導因子之一，本章在考察二氧化硅納米顆粒與間充質干細胞生物相容性的基礎上，研究了二氧化硅納米顆粒作為胰島素載體誘導間充質干細胞成脂分化的可行性。首先利用直接吸附和PMPI交聯(lián)兩種方法分別將胰島素修飾到二氧化硅納米顆粒表面，傅里葉紅外轉換光譜結果表明，胰島素能夠很好的修飾到顆粒上，且修飾到顆粒上的胰島素穩(wěn)定性良好；細胞實驗表明，通過兩種方法交聯(lián)到納米顆粒上的胰島素其生物活性沒有受到影響，能夠很好的誘導間充質干細胞向脂肪細胞的分化，因此功能化

6、二氧化硅納米顆粒有望發(fā)展成為一種新型的干細胞誘導因子載體誘導間充質干細胞成脂分化。
　　 3、熒光二氧化硅納米顆粒用于間充質干細胞的標記和體內示蹤
　　 結合本實驗室已有的二氧化硅熒光納米標記技術平臺，在二氧化硅納米顆粒應用于腫瘤標記、活體示蹤的基礎上，初步探討了熒光二氧化硅納米顆粒對間充質干細胞的標記與體內示蹤的可行性。利用流式細胞儀優(yōu)化納米顆粒標記干細胞的最佳濃度與時間，結果表明，1000μg/mL濃度的納米顆粒與間

7、充質干細胞孵育30min時，顆粒有效的進入細胞，細胞內的顆粒熒光強度達到飽和，表明熒光二氧化硅納米顆粒可以有效的標記間充質干細胞；在此基礎上，將標記的間充質干細胞以皮下注射和靜脈注射兩種方式移植裸鼠體內，利用活體成像儀成像，皮下注射處24 h內可以觀察到熒光，標記的間充質干細胞經(jīng)靜脈移植后，將裸鼠解剖并對相關器官進行組織切片，結果在肝、肺、脾可以觀察到熒光，初步推測間充質干細胞經(jīng)過血液循環(huán)后可能遷移到了此部位，這對于研究干細胞的遷徙、歸