一,课题背景
纳米银是指在三维空间中至少有一维低于100nm的银单质,纳米银的制备方法有很多,人们己经制备出各种粒径、各种结构的纳米银,比如银纳米颗粒、银纳米线、银纳米棒、银纳米片、树状纳米银、银纳米立方体、银纳米三棱柱等,目前在医疗领域用的最多的为纳米银颗粒。
纳米银合成方法主要有化学法、物理法和生物法。物理合成法是通过机械粉
碎、超声波、电火花爆炸等方法来合成纳米银,这种方法合成纳米银具有颗粒分布不均、产品纯度低、对设备要求高等缺点。
化学合成方法是制备超细粉体纳米银颗粒的有效和常用方法,包括还原法、电化学法、电化学还原法、光还原法、气-液两相法、水热合成法、沉淀法合成法等。其中电化学法是利用电极反应来制备纳米银,该法直接用银棒作为电极,具有产率高、产物易分离,反应过程无金属氧化物或硼杂质等优点,并且可以通过改变电流密度来控制颗粒尺寸,可以制备出粒径很小的纳米颗粒。由于没有别的化学还原剂的添加,没有有毒残留或杂质,所以用这种方法合成的纳米银有潜能被用于医疗领域。
生物合成方法是为了解决对生态环境的破坏而应运而生的一种纳米银合成方法。生物合成方法包括生物还原法和多糖法等。生物还原法是利用天然材料多聚糖来制备纳米银颗粒,如用可溶性淀粉做还原剂和稳定剂制备纳米银颗粒。多糖法则是利用在多糖结构单元中含量很高的羟基可以与金属离子以化学键连接,在分子间通过氢键形成超分子,因此多糖可以作为模板引导贵金属纳米晶体的生长,并且多糖具有很好的生物降解性和生物相容性。另外,近年来很多报道显示可以直接将植物提取物(比如木橘果实提取物、欧洲黒接骨木果实提取物)或者真菌用于纳米银的合成。
由于颗粒尺寸在1-100nm之间,具有很高的比表面积和表面活性,使得纳米银在光学、电学、力学、磁学、催化、生物和医药学等方面都有广泛的应用。由于纳米银其很好的杀菌作用,所以纳米银被广泛应用于医疗领域,比如抗菌类喷雾,抗菌绷带,心血管植入物涂层,导尿管涂层,牙科材料涂层、医疗器械涂层,抗菌纺织品等。细菌对抗生素往往会产生多药药物抵抗(MDR),导致抗生素药效减弱,并且抗生素的滥用有可能导致超级细菌的产生。而纳米银颗粒本身或者通过释放的银离子与病原菌细胞壁上的肽聚糖结合,导致细菌细胞膜裂解;银离子还可以导致核糖体变性,抑制蛋白合成;银离子还可以直接与DNA碱基结合,抑制其复制扩增。另外银离子能直接进入菌体、迅速与氧代谢酶的疏基(-SH)结合导致酶失活,阻断呼吸代谢使其窒息而死亡。银离子对氧代谢酶的干扰还促使细菌产生ROS,ROS是纳米银对细菌产生毒性的一个因素。纳米银独特的杀菌机理,使得纳米银颗粒在低浓度就可迅速杀死致病菌,具有广谱杀菌、强效杀菌、持久杀菌、无耐药性等特点。
作为为数不多的已被应用于临床的纳米材料,近年的细胞及小鼠实验研究表明,纳米银还可能是一种潜在的抗肿瘤药物,纳米银已经在多种瘤细胞中被证实具有很强的杀伤效果。在人乳腺癌细胞系MCF-7,小鼠淋巴瘤细胞,人宫颈癌细胞He-La细胞系,人肺癌细胞系A549等肿瘤细胞系中,纳米银处理均观察到造成了肿瘤细胞内氧化压力增加,DNA损伤增加、细胞凋亡增加等细胞毒性。有趣的是有两个研究组分别开展了实验,对比纳米银对不同恶性程度的细胞毒性效应的差异。AshaRani等在人肺成纤维细胞IMR-90和人恶性胶质瘤细胞U251中开展了实验,结果表明纳米银会导致细胞发生剂量依赖的ROS产生和DNA损伤,并且癌细胞中产生的DNA损伤大于正常细胞。
本次实验我们采用的是还原-分解-还原的方法制备荧光银纳米簇,使肿瘤细胞摄取吸收,再通过观察肿瘤细胞的增殖情况来初步判断纳米银对肿瘤细胞增殖的影响,并对结果作出可能的合理的解释。
二,实验材料和方法
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