TiO-,2-光催化氧化殺傷人胃腸癌細(xì)胞的研究.pdf

1、胃癌和結(jié)腸癌嚴(yán)重危害我國人民的健康，目前臨床上的治療方法主要有手術(shù)治療法、放射治療法、化學(xué)療法等，手術(shù)治療法只限于局部治療，化學(xué)治療和放射治療均會產(chǎn)生大的副作用，尋求能有效治療胃癌和結(jié)腸癌而對人體毒副反應(yīng)小的治療方法迫在眉睫。 TiO2光催化氧化殺傷癌細(xì)胞是一種探索中的治療癌癥的方法，到目前為止有關(guān)TiO2光催化氧化殺傷胃癌和結(jié)腸癌的研究尚未見報道。其原理是：在紫外光(λ＜390nm)照射下，TiO2受光激發(fā)形成光生空穴-電子對

2、。在空間電場的作用下，空穴與電子可被分離，并分別與水和溶解氧作用生成OH·，H2O2，HO2·等活性氧類。這些活性氧類與生物大分子反應(yīng)，直接或通過一系列過氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)破壞生物結(jié)構(gòu)，從而殺傷癌細(xì)胞。它具有常規(guī)治療方法所不能替代的優(yōu)點(diǎn)-安全、毒副作用??；微創(chuàng)、基本不傷害正常組織；除紫外光外不需要其它的外界能量，因此該法有望成為有效治療胃癌和結(jié)腸癌而對人體毒副反應(yīng)小的治療方法，探索TiO2光催化氧化殺傷胃癌和結(jié)腸癌具有理論意義和實用價值。

3、 以往TiO2光催化氧化殺傷癌細(xì)胞的研究中多采用臺盼藍(lán)排斥試驗和集落形成試驗檢測癌細(xì)胞的存活率，臺盼藍(lán)排斥試驗需在短時間內(nèi)人工準(zhǔn)確計數(shù)，否則部分活細(xì)胞也會著色，從而干擾測定。集落形成試驗所需培養(yǎng)時間較長，涉及步驟多，容易引起誤差。 為克服上述缺點(diǎn)，提高檢測方法的速度和準(zhǔn)確度，本研究采用每秒鐘可檢測1000～5000個細(xì)胞、可將相差0.2μm的細(xì)胞分開的流式細(xì)胞儀和碘化丙啶熒光染色法，采用涂覆法將TiO2固定為薄膜，快速而準(zhǔn)確

4、地檢測了TiO2光催化殺傷癌細(xì)胞的效應(yīng)。 XRD和SEM分析結(jié)果表明，涂覆法制備的固定態(tài)TiO2為銳鈦型；薄膜表面呈現(xiàn)均勻的結(jié)構(gòu)；微晶平均粒度為22.7nm。在體外對所培養(yǎng)的人胃癌細(xì)胞分別進(jìn)行了紫外光、TiO2的空白實驗以及紫外光照TiO2光催化殺傷的對照實驗。結(jié)果表明：所制備的納米TiO2通過光催化氧化能有效地殺傷人胃癌細(xì)胞。在光強(qiáng)為1.06mW/cm2，TiO2比負(fù)載量為0.98μg/cm2，光照40min條件下對人胃癌細(xì)胞

5、的光催化氧化殺傷率達(dá)70％。 用盒子維模型計算了所制備的納米TiO2薄膜的表面分形維數(shù)。結(jié)果表明：所制備的TiO2納米薄膜表面分形維數(shù)介于2.52～2.57時，比表面積較大。在實驗條件下，分形維數(shù)較大的TiO2納米薄膜有利于對人胃癌細(xì)胞的殺傷，紫外光強(qiáng)為1.06mW/cm2，TiO2比負(fù)載量為0.98μg/cm2，薄膜表面具有最大分形維數(shù)2.57，光照40min后，人胃癌細(xì)胞殺傷率達(dá)70％。 為探討納米TiO2薄膜光催化

6、氧化殺傷人胃癌細(xì)胞的機(jī)理，利用流式細(xì)胞儀測定了紫外光激發(fā)納米TiO2對人胃癌細(xì)胞周期的影響。結(jié)果表明紫外光激發(fā)納米TiO2可抑制人胃癌細(xì)胞的DNA合成，影響其增殖分化進(jìn)程，使人胃癌細(xì)胞分化受阻于G2期。 為了模擬臨床使用TiO2懸浮液光催化殺傷癌細(xì)胞的條件，本研究采用溶膠-凝膠法制備了光催化劑納米TiO2溶膠，利用它在體外對人結(jié)腸癌細(xì)胞進(jìn)行了殺傷研究?？疾炝薚iO2溶膠濃度、入射光強(qiáng)、光照時間對光催化殺傷效應(yīng)的影響，同時還考察了

7、紫外光照射引起的RPMI1640-TiO2培養(yǎng)液溫度變化。結(jié)果表明在體外納米TiO2溶膠對人結(jié)腸癌細(xì)胞有顯著的光殺傷效應(yīng)，納米TiO2溶膠濃度在200～1029μg/mL范圍時，高濃度的TiO2溶膠有利于對人結(jié)腸癌細(xì)胞的殺傷。納米TiO2溶膠濃度為1029μg/mL時，紫外光照射10分鐘，44％的人結(jié)腸癌細(xì)胞被殺死，30分鐘照射后，人結(jié)腸癌細(xì)胞近80％被殺死。但當(dāng)TiO2溶膠濃度高于1029μg/mL時，TiO2溶膠粒子會發(fā)生沉降，沉降

8、后很難與細(xì)胞分離，給測定帶來困難。即使能夠進(jìn)行測定，也會造成很大誤差。因此本研究中將TiO2溶膠濃度設(shè)定在c＜1029μg/mL；入射光強(qiáng)在0.72～3.7mW/cm2的范圍內(nèi)時，人結(jié)腸癌細(xì)胞的存活率隨光強(qiáng)的增大而減小。但當(dāng)光強(qiáng)超過3.7mW/cm2后，即使光強(qiáng)增強(qiáng)，人結(jié)腸癌細(xì)胞存活率并無明顯的變化。通過測定紫外光照射引起的RPMI1640-TiO2培養(yǎng)液溫度升高值的變化，發(fā)現(xiàn)溫度升高未超過41℃，由此證明紫外光激發(fā)納米TiO2溶膠粒子

9、殺傷人結(jié)腸癌細(xì)胞是通過光效應(yīng)而不是熱效應(yīng)起作用。 根據(jù)實驗結(jié)果，推測了TiO2光催化氧化殺傷人結(jié)腸癌細(xì)胞的機(jī)理分兩步：(1)紫外光激發(fā)納米TiO2溶膠粒子在其表面形成OH·、H2O2等活性氧物質(zhì)，這些活性氧物質(zhì)首先與完整的人結(jié)腸癌細(xì)胞接觸，氧化損害最初發(fā)生在人結(jié)腸癌細(xì)胞的細(xì)胞膜，細(xì)胞膜變得有些可透過。 (2)TiO2光催化氧化使人結(jié)腸癌細(xì)胞的細(xì)胞膜完全滲透，直接進(jìn)攻人結(jié)腸癌細(xì)胞內(nèi)的成分，最終導(dǎo)致人結(jié)腸癌細(xì)胞死亡。