功能化纳米颗粒及胞外囊泡单体的无标记多模态表征技术研究
发布时间：2021-09-23 17:06
功能化纳米颗粒,如脂质体和胞外囊泡,是纳米医学和纳米生物学的重要研究内容。研究表明,功能化纳米颗粒携带的生物分子信息、形态特征与其功能和生物来源都有紧密联系。然而,功能化纳米颗粒总存在化学和物理形态的异质性,目前的“金标准”表征方法存在表征模态单一、仅提供大批量样本的“平均化”信息的局限性,因此无法准确描述纳米颗粒各模态的高度异质特征。此外,科学家们利用基于荧光的表征技术实现了同时表征形态和化学信息的能力,然而荧光的方法稳定性较差,且表征能力受限于荧光通道数和标记库,想要同时表征未知纳米颗粒中的多种生物分子信息仍存在挑战。拉曼光镊显微技术作为无标记式技术为纳米颗粒的表征提供了新技术手段。尽管拉曼光镊技术在表征灵敏度、通量和模态种类等方面都取得了突破,然而纳米颗粒中的团聚现象使得当前的拉曼光镊技术很难在真正的单颗粒基础上进行精确表征。针对这一问题,本论文提出了一种集成拉曼光镊和纳米粒子示踪技术的多模态纳米颗粒表征技术。在该技术中,单个纳米颗粒被光阱捕获后,分别收集粒子的拉曼散射和弹性散射信号,获得拉曼光谱和粒子在陷阱中的位置信息,以确定粒子的形态和化学信息。基于受限布朗运动模型和米氏散射...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１载药脂质体的结构示意图（被文献ｌ许可引用）??
?第一章绪论???微镜表征它们的形态特征。电子显微镜（ＥＭ）?１１２４和原子力显微镜（ＡＦＭ）?２５＿２７因??其较高的分辨率而被广泛用于纳米颗粒的形态学表征，高分辨率意味着这些技术??能够区分纳米颗粒单体和聚集体，如图１．３?（ａ－ｂ）所示。目前ＴＥＭ和ＡＦＭ的分??辨率最高可至纳米或亚纳米级别。??ａ?ｂ??ＨＬ〇－??＿〇??图１．３透射电镜（ａ）和原子力显微镜（ｂ）的外泌体表征结果。其中原子力显微镜的表征结??果包含了形态、振幅和相位图像。（被文献１１，?２７许可引用）??自２００３年Ｎａｎｏｓｉｇｈｔ公司首次发明纳米粒子示踪技术（Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ??Ｔｒａｃｋｉｎｇ?Ａｎａｌｙｓｉｓ，?ＮＴＡ）２８＿２Ｓ以来，ＮＴＡ己被广泛认可为纳米颗粒样品粒径表征??的“金标准”方法之一。其工作原理是通过分析悬浮在液体中纳米颗粒的布朗运??动获得粒径信息，如图１．３所示。该技术利用激光照明显微镜使悬浮液中的纳米??颗粒的布朗运动可视化。使用高灵敏度的ＥＭＣＣＤ相机在多个帧上捕获粒子的９０??度角侧向散射光，然后使用计算机软件跟踪每个粒子在各帧之间的运动。通过斯??托克斯－爱因斯坦方程（Ｅｉｎｓｔｅｉｎ－Ｓｔｏｋｅｓ?Ｅｑｕａｔｉｏｎ）可计算粒子的等效球体流体动??力学直径。该技术可以逐个颗粒地计算粒径，克服了“批量化”技术（如动态光??散射）的固有缺点。ＮＴＡ还可以通过荧光标记技术对含有特定成分的纳米颗粒亚??群的粒径进行表征分析。此外，Ｇａｒｄｉｎｅｒ３°和ｖａｎ?ｄｅｒ?Ｐｏｌ３１等人也与２０１４年在??ＮＴＡ的现有粒径表征能力的基础上进一步拓展了折射率表征能力，如图１．４?（ｃ－??ｄ）所示。折
?第一章绪论???ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ，?ＴＩＲＦ）显微镜的单个外泌体尺度的表征平台３７，如图１．５?（ｂ）。ＴＩＲＦ??利用光线全反射后在介质另一面产生衰逝波的特性，激发荧光分子以观察载玻片??以上２００?ｎｍ区域范围内的荧光标定样品３８，因此适用于检测单个尺度的纳米颗??粒。该方法可用于定量分析外泌体表面蛋白及肿瘤生物标记物ｍｉＲＮＡ的表达水??平，在监测肿瘤和治疗反应应用中具有巨大潜力。??＾?Ｔｏ？Ｖ＊ｗ?卿—＇，??Ｊ?＊：?ｒ＊＇?ｌ?一?Ｌａｓｅｒ?／?ｖ．??Ｓａｒｒｄｅ?ＤｅＳｅ＾－ｏｎ?—？ｎｎ?／?＼?，??娜＜?，二—＇ｉ?：?ｍ＾ｙ??Ｃｏｖｅｒｓ＾?＾－ＯＯｊｅｃｂｖｅ??＾：ＴｒＳ，?■裏??ＷＫａｒａｎｃｓ?１｜?？？?ｉＭＭａｍｏｎ?＾?？？??＼Ａ＾＊Ａｅｆ??图１＿?５纳米颗粒单模态化学成分表征方法．（ａ）细胞内ＭＲＣ－５溶酶体ｃ绿色）和其内部的??ＳＫＢＲ３外泌体。（红色）ＳＴＯＲＭ超分辨图像，放大图展示了溶酶体内部的外泌体；（ｂ）单个囊??泡尺度的ＴＩＲＦ显微镜荧光成像平台示意图及成像结果。ＴＩＲＦ图像中的嚢泡单体可视为单个??亮点：（ｃ）胞外嚢泡的自发拉曼光镊测量示意图，当光讲捕获多个胞外囊泡时，物镜焦平面??可看见一个明亮的散射点；（ｄ）纳米碗状等离激元基底的制备及其在完整和破裂形式的外泌??体ＳＥＲＳ分析中的应用？（被文献（３５，?３６，?４２，?４６）许可引用）??拉曼光谱显微技术因其无标记、非侵入性质而被广泛应用于各种生物医学问??题的研宄，包括癌症检测３９，细胞对药物的反应４°等。在众多拉曼光谱技术中，??拉曼光镊显微技术（Ｌ
【参考文献】：
期刊论文
[1]流式细胞术的发展、应用及前景[J]. 杭海英,刘春春,任丹丹. 中国生物工程杂志. 2019(09)
[2]外泌体研究、转化和临床应用专家共识[J]. 张灏,赵立波,叶国栋. 转化医学杂志. 2018(06)
[3]Exosomes as therapeutic drug carriers and delivery vehicles across biological membranes:current perspectives and future challenges[J]. Dinh Ha,Ningning Yang,Venkatareddy Nadithe. Acta Pharmaceutica Sinica B. 2016(04)
[4]钙库操纵性钙内流在肿瘤转移过程中的作用[J]. 顾鹏,阳东荣. 肿瘤防治研究. 2014(09)
[5]粒径与表面电荷影响脂质体体内药物靶向递送的研究进展[J]. 杨艳芳,谢向阳,杨阳,张慧,梅兴国. 药学学报. 2013(11)
[6]Anti-carcinogenic properties of curcumin on colorectal cancer[J]. Jung Park,Chris N Conteas. World Journal of Gastrointestinal Oncology. 2010(04)
博士论文
[1]TRPP2离子通道通过调控人喉鳞状细胞癌上皮间质转化而调控其转移的机制研究[D]. 吴开乐.安徽医科大学 2016
本文编号：3406090
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１载药脂质体的结构示意图（被文献ｌ许可引用）??
?第一章绪论???微镜表征它们的形态特征。电子显微镜（ＥＭ）?１１２４和原子力显微镜（ＡＦＭ）?２５＿２７因??其较高的分辨率而被广泛用于纳米颗粒的形态学表征，高分辨率意味着这些技术??能够区分纳米颗粒单体和聚集体，如图１．３?（ａ－ｂ）所示。目前ＴＥＭ和ＡＦＭ的分??辨率最高可至纳米或亚纳米级别。??ａ?ｂ??ＨＬ〇－??＿〇??图１．３透射电镜（ａ）和原子力显微镜（ｂ）的外泌体表征结果。其中原子力显微镜的表征结??果包含了形态、振幅和相位图像。（被文献１１，?２７许可引用）??自２００３年Ｎａｎｏｓｉｇｈｔ公司首次发明纳米粒子示踪技术（Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ??Ｔｒａｃｋｉｎｇ?Ａｎａｌｙｓｉｓ，?ＮＴＡ）２８＿２Ｓ以来，ＮＴＡ己被广泛认可为纳米颗粒样品粒径表征??的“金标准”方法之一。其工作原理是通过分析悬浮在液体中纳米颗粒的布朗运??动获得粒径信息，如图１．３所示。该技术利用激光照明显微镜使悬浮液中的纳米??颗粒的布朗运动可视化。使用高灵敏度的ＥＭＣＣＤ相机在多个帧上捕获粒子的９０??度角侧向散射光，然后使用计算机软件跟踪每个粒子在各帧之间的运动。通过斯??托克斯－爱因斯坦方程（Ｅｉｎｓｔｅｉｎ－Ｓｔｏｋｅｓ?Ｅｑｕａｔｉｏｎ）可计算粒子的等效球体流体动??力学直径。该技术可以逐个颗粒地计算粒径，克服了“批量化”技术（如动态光??散射）的固有缺点。ＮＴＡ还可以通过荧光标记技术对含有特定成分的纳米颗粒亚??群的粒径进行表征分析。此外，Ｇａｒｄｉｎｅｒ３°和ｖａｎ?ｄｅｒ?Ｐｏｌ３１等人也与２０１４年在??ＮＴＡ的现有粒径表征能力的基础上进一步拓展了折射率表征能力，如图１．４?（ｃ－??ｄ）所示。折
?第一章绪论???ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ，?ＴＩＲＦ）显微镜的单个外泌体尺度的表征平台３７，如图１．５?（ｂ）。ＴＩＲＦ??利用光线全反射后在介质另一面产生衰逝波的特性，激发荧光分子以观察载玻片??以上２００?ｎｍ区域范围内的荧光标定样品３８，因此适用于检测单个尺度的纳米颗??粒。该方法可用于定量分析外泌体表面蛋白及肿瘤生物标记物ｍｉＲＮＡ的表达水??平，在监测肿瘤和治疗反应应用中具有巨大潜力。??＾?Ｔｏ？Ｖ＊ｗ?卿—＇，??Ｊ?＊：?ｒ＊＇?ｌ?一?Ｌａｓｅｒ?／?ｖ．??Ｓａｒｒｄｅ?ＤｅＳｅ＾－ｏｎ?—？ｎｎ?／?＼?，??娜＜?，二—＇ｉ?：?ｍ＾ｙ??Ｃｏｖｅｒｓ＾?＾－ＯＯｊｅｃｂｖｅ??＾：ＴｒＳ，?■裏??ＷＫａｒａｎｃｓ?１｜?？？?ｉＭＭａｍｏｎ?＾?？？??＼Ａ＾＊Ａｅｆ??图１＿?５纳米颗粒单模态化学成分表征方法．（ａ）细胞内ＭＲＣ－５溶酶体ｃ绿色）和其内部的??ＳＫＢＲ３外泌体。（红色）ＳＴＯＲＭ超分辨图像，放大图展示了溶酶体内部的外泌体；（ｂ）单个囊??泡尺度的ＴＩＲＦ显微镜荧光成像平台示意图及成像结果。ＴＩＲＦ图像中的嚢泡单体可视为单个??亮点：（ｃ）胞外嚢泡的自发拉曼光镊测量示意图，当光讲捕获多个胞外囊泡时，物镜焦平面??可看见一个明亮的散射点；（ｄ）纳米碗状等离激元基底的制备及其在完整和破裂形式的外泌??体ＳＥＲＳ分析中的应用？（被文献（３５，?３６，?４２，?４６）许可引用）??拉曼光谱显微技术因其无标记、非侵入性质而被广泛应用于各种生物医学问??题的研宄，包括癌症检测３９，细胞对药物的反应４°等。在众多拉曼光谱技术中，??拉曼光镊显微技术（Ｌ
【参考文献】：
期刊论文
[1]流式细胞术的发展、应用及前景[J]. 杭海英,刘春春,任丹丹. 中国生物工程杂志. 2019(09)
[2]外泌体研究、转化和临床应用专家共识[J]. 张灏,赵立波,叶国栋. 转化医学杂志. 2018(06)
[3]Exosomes as therapeutic drug carriers and delivery vehicles across biological membranes:current perspectives and future challenges[J]. Dinh Ha,Ningning Yang,Venkatareddy Nadithe. Acta Pharmaceutica Sinica B. 2016(04)
[4]钙库操纵性钙内流在肿瘤转移过程中的作用[J]. 顾鹏,阳东荣. 肿瘤防治研究. 2014(09)
[5]粒径与表面电荷影响脂质体体内药物靶向递送的研究进展[J]. 杨艳芳,谢向阳,杨阳,张慧,梅兴国. 药学学报. 2013(11)
[6]Anti-carcinogenic properties of curcumin on colorectal cancer[J]. Jung Park,Chris N Conteas. World Journal of Gastrointestinal Oncology. 2010(04)
博士论文
[1]TRPP2离子通道通过调控人喉鳞状细胞癌上皮间质转化而调控其转移的机制研究[D]. 吴开乐.安徽医科大学 2016
本文编号：3406090
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