——納米生物效應(yīng)與安全性聯(lián)合實(shí)驗室研究工作取得重大進(jìn)展
日前，高能所-國家納米科學(xué)中心“納米生物效應(yīng)與安全性聯(lián)合實(shí)驗室”關(guān)于量子點(diǎn)生物安全性研究的最新成果，發(fā)表在毒理學(xué)領(lǐng)域影響因子最高的學(xué)術(shù)刊物Toxicology and Applied Pharmacology, 230(2), 364-371, 2008，并被選為該期封面文章。

    據(jù)該實(shí)驗室負(fù)責(zé)人趙宇亮研究員介紹，與傳統(tǒng)有機(jī)發(fā)光材料相比，量子點(diǎn)發(fā)光效率高、頻率寬，波長可通過顆粒尺寸大小調(diào)節(jié)，量子效應(yīng)明顯，被廣泛應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，但量子點(diǎn)的生物安全性一直是其醫(yī)學(xué)應(yīng)用的瓶頸，而這一研究成果為尋找消除量子點(diǎn)生物毒性的方案提供了依據(jù)。

    研究人員采用水溶性量子點(diǎn)CdSeS(外包裹硅)，利用動物實(shí)驗重點(diǎn)研究了水溶性量子點(diǎn)的生物動力學(xué)行為，建立了基于等離子體質(zhì)譜的 Cd含量分析方法，檢測小鼠的血液、器官和不同時間的排泄物中的CdSeS濃度，并通過器官組織病理分析和一系列體外實(shí)驗確定了CdSeS量子點(diǎn)的一系列重要生物學(xué)行為。實(shí)驗結(jié)果顯示，在生物體內(nèi)CdSeS量子點(diǎn)的半衰期為19.8±3.2 h，清除速率為57.3±9.2 ml/h/kg，靶器官主要是肝和腎。

    研究人員發(fā)現(xiàn)，量子點(diǎn)的代謝方式與其在體內(nèi)的聚集形態(tài)直接相關(guān)，更為復(fù)雜的是，聚集形態(tài)又與它們和蛋白相互作用的方式有關(guān)。進(jìn)入生物體內(nèi)的量子點(diǎn)，小部分繼續(xù)保持原狀進(jìn)入腎臟，被腎小球毛細(xì)管過濾，5日內(nèi)以小分子結(jié)構(gòu)通過尿液排出體外；大多數(shù)量子點(diǎn)會吸附蛋白與蛋白質(zhì)結(jié)合，聚集成大顆粒進(jìn)入肝臟代謝，經(jīng)糞便排出體外。但還有約8.6%的量子點(diǎn)由于聚集形態(tài)不同，長時間仍留在肝臟組織中，難以被機(jī)體清除，成為導(dǎo)致量子點(diǎn)毒性的主要因素。因此，調(diào)控量子點(diǎn)與體內(nèi)蛋白相互作用產(chǎn)生的復(fù)雜聚集形態(tài)，減少長時間仍留在肝臟組織的聚集態(tài)的形成，是解決其生物毒性，保證安全應(yīng)用的有效途徑。



    圖A-D, 水溶性CdSeS量子點(diǎn)與血清中蛋白的不同結(jié)合和聚集形態(tài)的原子力顯微鏡成像圖。量子點(diǎn)與蛋白結(jié)合的聚集形態(tài)，影響量子點(diǎn)在體內(nèi)的代謝和毒性。

    該工作由實(shí)驗室邢更妹、陳真和中科院“西部之光”學(xué)者陳滸等人，與中科院化學(xué)所“分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點(diǎn)實(shí)驗室”合作完成，充分顯示了納米生物效應(yīng)研究是一個跨學(xué)科交叉性很強(qiáng)的新領(lǐng)域。

    近年來，高能所-國家納米科學(xué)中心“納米生物效應(yīng)與安全性聯(lián)合實(shí)驗室”在納米生物效應(yīng)與安全性的研究方面，取得的重要進(jìn)展，產(chǎn)生了較大的國際影響力。如，2007年在美國出版了該領(lǐng)域的第一本專著Nanotoxicology(ISBN: 1-58883-088-8, USA)，2008年應(yīng)邀為Nature系列的雜志撰寫納米毒理學(xué)方面的評述文章(Nature Nanotechnology, 3, 191-192, 2008)。

    根據(jù)Science Direct 公布的世界毒理學(xué)領(lǐng)域的論文排行榜，從2005年第4季度至今，每季度都有該實(shí)驗室發(fā)表的納米毒理學(xué)論文進(jìn)入世界Top 25 hottest papers。同一個實(shí)驗室的研究工作連續(xù)保持在世界Top 25這么長時間，在國際上產(chǎn)生了較大影響。

    *05年4季度，1篇進(jìn)入世界Top 25 hottest papers, 排名第20名

    *06年1季度，2篇進(jìn)入世界Top 25 hottest papers, 排名第8, 14名

    *06年2季度，1篇進(jìn)入世界Top 25 hottest papers, 排名第3名

    *06年3季度，1篇進(jìn)入世界Top 25 hottest papers, 排名第3名

    *06年4季度，2 篇進(jìn)入世界Top 25 hottest papers, 排名第5, 12名

    *07年1季度，2 篇進(jìn)入世界Top 25 hottest papers, 排名第3, 23名

    *07年2季度，2 篇進(jìn)入世界Top 25 hottest papers, 排名第5, 12名

    *07年3季度，2 篇進(jìn)入世界Top 25 hottest papers, 排名第8, 18名

    *07年4季度，3 篇進(jìn)入世界Top 25 hottest papers, 排名第10, 15, 22名

    *08年1季度，3 篇進(jìn)入世界Top 25 hottest papers, 排名第12, 13, 14名