國家自然科學(xué)基金項目發(fā)表最新文章解析細(xì)胞代謝新機制

2016年10月15日訊 近日，依托于中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所的中科院生物磁共振分析重點實驗室的生物醫(yī)學(xué)代謝組學(xué)研究組，在不同表面修飾金納米棒暴露對細(xì)胞代謝影響的研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《先進(jìn)醫(yī)療材料》（Advanced Healthcare Materials）上。

金納米棒在細(xì)胞成像、藥物載體以及生物醫(yī)學(xué)診斷和癌癥的熱療中有潛在的應(yīng)用前景。金納米棒具有獨特的物理化學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，可以通過表面修飾實現(xiàn)多功能，但目前關(guān)于其經(jīng)過不同表面修飾后，影響細(xì)胞代謝的機制并不清楚，而了解金納米棒結(jié)構(gòu)與生物系統(tǒng)的相互作用對設(shè)計制造特定功能的納米材料極為重要。因此，研究不同大小、不同表面修飾的金納米材料與生物體的相互作用及其毒作用機理，揭示金納米的結(jié)構(gòu)和生物效應(yīng)的內(nèi)在關(guān)系，是進(jìn)一步發(fā)展金納米材料亟需解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。

生物醫(yī)學(xué)及代謝組研究員王玉蘭、博士柳志剛等采用代謝組學(xué)技術(shù)并結(jié)合分子生物學(xué)、細(xì)胞成像方法研究了不同表面修飾金納米棒對A549細(xì)胞及16HBE細(xì)胞的代謝影響。A549細(xì)胞來源于人肺腺癌細(xì)胞，而16HBE細(xì)胞來源于正常人支氣管上皮細(xì)胞。PSS（聚苯乙烯磺酸鈉）、PDDAC（聚二烯丙基二甲基氯化銨）和PEI（聚乙烯亞胺）被用于修飾金納米棒，合成后的PSS金納米棒表面呈負(fù)電荷，而PDDAC及PEI修飾的金納米棒表面呈正電荷。研究發(fā)現(xiàn)正電荷與負(fù)電荷的金納米棒引發(fā)細(xì)胞不同的代謝應(yīng)答。

同時，這些金納米棒對A549細(xì)胞的毒性作用以及代謝影響明顯大于16HBE細(xì)胞。而PEI修飾的金納米棒顯示出對A549細(xì)胞最大的殺傷作用及代謝紊亂，同時對16HBE細(xì)胞具有較小的影響。金納米棒導(dǎo)致的這些代謝影響主要表現(xiàn)在能量代謝、膽堿代謝、己糖胺途徑以及氧化應(yīng)激等方面。同時，研究還發(fā)現(xiàn)陽離子金納米棒可能會靶向膽堿代謝來殺傷癌細(xì)胞。這些結(jié)果為理解金納米棒生物學(xué)效應(yīng)提供了較為詳實的代謝組分子信息，這些信息對理解納米材料與生物體的作用以及為篩選及設(shè)計更高效低毒的納米材料具有指導(dǎo)作用，突出了代謝組學(xué)在評估納米材料生物效應(yīng)上的應(yīng)用價值。

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