不同形状NaYF4纳米颗粒被细胞吞噬与排出的规律性和机制研究

纳米颗粒被细胞吞噬与排出的规律无论对材料-细胞相互作用理论或对纳米颗粒在重大疾病的诊断、治疗等方面均有着重要意义。目前的研究个案已证实纳米颗粒的形状对细胞的吞噬和排出有影响，但其规律性和如何发生影响尚不清楚。为此，本申请拟选择形状可控性强、在生物体的荧光标记方面有重大应用前景的NaYF4纳米颗粒作为模型，开展如下研究：（1）通过新型配体分子和掺杂原子的选择，研究NaYF4纳米颗粒的形状精确控制方法；（2）研究纳米颗粒的形状对其被骨髓间充质干细胞和MCF-7乳腺癌细胞吞噬的量、速度的影响，以及形状对纳米颗粒在细胞内滞留时间和排出过程的影响规律，同时考察形状导致的规律与纳米颗粒体积、表面修饰间的关系；（3）研究这两种细胞在吞噬纳米颗粒后所产生的毒性和功能性反应的规律。研究一方面可丰富和完善纳米颗粒与细胞相互作用的理论，另一方面可为应用于生物医用领域的纳米颗粒的设计提供理论依据。

针对目前纳米颗粒的形状如何影响其被细胞吞噬和排出尚不清楚的问题，本研究开展了如下几个方面的研究：1）通过油酸钠和油酸钾作为合成时的配体，详细探讨了油酸盐类物质作为配体时相关参数对纳米颗粒形状和粒径的变化规律及其机理；2）研究了不同形状纳米颗粒被HeLa细胞及干细胞吞噬的量及随时间变化的规律性。在筛选出优化的纳米颗粒形状基础上，探讨了纳米颗粒的表面修饰方式对其被细胞吞噬的程度、至某些亚细胞器的规律性和时间的影响；3）研究了细胞吞噬不同形状纳米颗粒后的细胞毒性、凋亡程度与凋亡机制；4）以合适的纳米颗粒形状为基础初步研究了其在光动力治疗和CT造影方面的应用可能。通过上述研究，基本明确了对稀土上转换纳米颗粒而言形状对细胞吞噬的影响规律，发表了SCI论文4篇，培养博士生4名，参加国际学术会议2人次，并与美国密歇根大学建立了良好的合作关系，在此基础上获批了国家自然科学基金面上项目（31470958）及其它项目的支持。负责人在本青年基金项目的支持下基本建立了自己的研究方向。