2014年07月04日 09:24:00 　来源：    字体大小[大中小]

　　l 纳米颗粒对重金属生物有效性研究 

　　近日，南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室缪爱军课题组与上海光源合作，利用软X射线显微技术，研究了纳米二氧化钛对镉在原生动物四膜虫中富集与毒性效应的影响。该项研究成果，已在环境领域一流杂志Environmental Science & Technology上在线发表（TiO₂ Nanoparticles Act As a Carrier of Cd Bioaccumulation in the Ciliate Tetrahymena thermophila, http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es500694t）。 

　　课题组利用上海光源BL08U1A线站的扫描透射X射线显微镜及X射线双能吸收衬度成像技术，在50 nm分辨率下，研究了钛在四膜虫细胞内的分布规律；同时，借助荧光染料及激光扫描共聚焦显微镜分析了镉在四膜虫细胞内的分布。发现钛与镉的分布具有较高的相似性，均富集于四膜虫的食物泡中。该结果首次直接证实了纳米材料可以作为污染物载体将其转运进细胞内的假设。因此，我们在评价纳米材料的环境风险时，不但要考虑其对生物的直接作用，也不能忽视其对环境现存污染物生物有效性的影响。 

　　 

　　图：（a-f）添加纳米二氧化钛前后四膜虫细胞内镉的分布；（g）四膜虫细胞切片的显微成像；（h）同一个样品中钛的双能吸收衬度成像 

　　l 纳米材料的免疫调节机制研究方面取得新进展 

　　内包钆多羟基富勒醇（Gd@C₈₂(OH)₂₂）是一种具有高效低毒抗肿瘤作用的新型纳米材料，对免疫系统的调节是其发挥疗效的重要途径之一，但Gd@C₈₂(OH)₂₂激活和调控机体免疫的机制并不清楚。国家纳米科学中心陈春英课题组与上海光源软X射线显微成像站密切合作，结合同步辐射软X射线扫描透射显微技术（STXM）对巨噬细胞内Gd@C₈₂(OH)₂₂的摄入和定位进行成像分析，首次在分子水平揭示了金属富勒醇调节机体免疫的关键信号通路。研究发现，Gd@C₈₂(OH)₂₂与体内固有免疫细胞-巨噬细胞的相互作用在免疫调节过程中扮演着重要角色。Gd@C₈₂(OH)₂₂可被巨噬细胞大量摄入并将其活化，激活Toll样受体/MyD88/NF-ƘB 和NLRP3免疫小体介导的信号通路，导致促免疫因子IL-1β的大量分泌，从而高效地调控天然免疫和获得性免疫。相关成果近期作为封面文章发表于纳米科学权威期刊Small杂志(PolyhydroxylatedMetallofullerenols Stimulate IL-1βSecretion of Macrophage through TLRs/MyD88/NF-κB Pathway and NLRP3 Inflammasome Activation. Small. 10（12）, 2362–2372)。 

　　值得一提的是，金属富勒醇纳米颗粒的成像一直是研究的难点，主要原因是Gd@C₈₂(OH)₂₂的主要成分为碳、氢、氧原子，仅含一个钆原子，与细胞主要元素组分的衬度接近，也不具有荧光特性，难以用电子显微镜和荧光成像对细胞内的Gd@C82(OH)22成像；因此，对研究Gd@C82(OH)22的细胞摄入和分布带来巨大的挑战。研究人员结合软X射线近边吸收精细结构谱学 (NEXAFS), 选取Gd的吸收边上(1189 eV)及边前(1185 eV)两种能量的X射线对巨噬细胞进行扫描透射成像(STXM)，得到了高空间分辨率的能量分布图像，实现30 nm空间分辨的元素特异性成像。首次观察到Gd@C82(OH)22能被巨噬细胞够持续大量摄入，摄入过程具有时间依赖性。这一结果为研究金属富勒醇所介导的免疫调节机制提供了非常直观和重要的证据，同时拓展了同步辐射软X射线显微成像技术在纳米药物研究中的应用。 

　　 

　　
 

　　 

　　软X射线扫描透射显微技术可观察到Gd@C₈₂(OH)₂₂被巨噬细胞大量摄入及其在细胞内定位 

　　  

　　 

　　  

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