纳米颗粒—量子点经嗅觉通路进入中枢神经系统的实验研究

摘要

目的:
　　(1)考察量子点在生理条件及其常用的组织切片制作过程中所需溶液的稳定性,为量子点在组织切片中溶液的选择提供了参考,考察量子点抵御外界因素干扰的能力。
　　(2)考察量子点能否通过鼻腔滴注进入嗅球和中枢神经系统,推断其经嗅觉通路进入中枢神经系统的机制,为其他纳米粒子进入嗅球和中枢神经系统提供直接可视的模型,同时为纳米鼻腔药物靶向载体开发和鼻腔给药有效药物筛选开辟了一条新的途径。
　　方法:
　　(1)酶标仪荧光光谱程序测定量子点在生理条件和组织切片过程中常用溶液的稳定性。
　　(2)模拟环境中纳米粒子暴露状况及鼻腔给药模式,给ICR雌性小鼠鼻腔滴注量子点溶液,分别在暴露10分钟,30分钟,1小时,2小时,4小时,12小时,24小时,48小时后用动物活体荧光成像系统和荧光显微镜观察组织切片技术分析小鼠鼻腔及嗅球内量子点的分布及量子点荧光强度随时间的变化情况,进而推断量子点经鼻腔进入中枢神经系统的过程。
　　结果:
　　(1)酶标仪的结果表明量子点的最大激发波长和发射波长在各种溶液中基本不变,也不随时间而改变;在最大激发波长、发射波长条件下,量子点在各种溶液中的荧光随时间变化而变化:实验开始(0h)时量子点在各种溶液中荧光强度均较强,强弱顺序依次是甲醛、氢氧化钠、生理盐水、PBS、水、甲酸。随时间延长量子点在各种溶液中荧光强度在2小时内显著下降,随后趋于稳定;量子点与酸性溶液混合后,荧光强度维持在相对较低的水平,但是量子点在各种溶液中荧光能够保持相对稳定,特别是在中性溶液水、PBS溶液和生理盐水中量子点最稳定。
　　(2)动物活体荧光成像系统观察鼻腔滴注量子点30分钟后,量子点溶液扩散到嗅球,1小时后荧光强度没有明显变化,2、4、12小时鼻腔荧光强度逐渐变弱,嗅球区仍可看见荧光,24、48小时可见量子点荧光在嗅球聚集且鼻腔前部量子点荧光消失;3.荧光显微镜观察组织切片30分钟仅在嗅球前端边缘,1小时后量子点进入嗅球,并向嗅球深层转移。2、4、12小时变化不大,24、48小时发现嗅球内量子点荧光变弱,并向大脑转移。
　　结论:
　　(1)在一定的时间内量子点在生理条件和组织切片制作过程的常用溶液中均能稳定存在,PBS溶液和生理盐水模拟生物体内环境,对量子点的荧光强度影响小。
　　(2)动物活体荧光成像系统显示量子点能够通过嗅觉通路进入中枢神经系统,荧光显微镜观察组织切片:滴鼻的量子点经过鼻黏膜进入脑组织并蓄积于小鼠的嗅球中,24小时后量子点向大脑转移,量子点荧光强度和分布部位随时间变化而变化。因此,量子点的荧光强度在鼻腔中不受影响,经固定、脱钙后量子点自身的荧光强度也不会受很大影响。量子点在组织切片制作过程中稳定存在,其特殊的荧光效应为其他纳米粒子在组织中的分布提供直接可视的模型,同时为纳米级药物靶向载体开发和经鼻给药有效药物筛选开辟了一条新的途径。

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引言

参考文献

第一章 纳米技术和量子点的研究现状综述

第一节 纳米科技的兴起及定义

1.1 纳米科技研究的兴起

1.2 纳米、纳米技术、纳米材料、纳米微粒的定义

第二节 纳米毒理学研究状况

2.1 世界各国纳米材料的生物安全性研究状况

2.2 纳米颗粒对大气环境的影响

2.3纳米粒子可以进入中枢

第三节 纳米载药系统的介绍及其在神经科学中的应用

3.1 血脑屏障介绍

3.2 神经科治疗常用纳米粒子类型

第四节 量子点的介绍及应用

4.1 量子点的结构及合成

4.2 量子点的应用

参考文献

第二章 量子点稳定性的研究

1、材料与方法

1.1 实验材料

1.2实验仪器

1.3 实验方法

2、结果

2.1 量子点工作液（0.2mol/L）在荧光显微镜下显示红色荧光，部分量子点聚集成团，颗粒在镜下不均一（如图1）。量子点工作液与去离子水1：150稀释后超声30分钟荧光显微镜下显示量子点溶液分散均匀（如图2）。

2.2 考察量子点在各种溶液中的荧光特性，发现量子点的最大激发波长和发射波长在各种溶液中基本不变，也不随时间而改变（如表1，图3）。

2.3 量子点放入各种溶液后观察其为狭窄对称的荧光谱峰，没出现明显的拖尾现象，具有良好的峰型。说明量子点在与各种溶液混合（以水溶液作为对照）其荧光光谱变化不大。与水溶液相比中性的溶液 PBS 和生理盐水中的量子点的荧光谱峰位置不变，只是相对荧光强度降低；NaOH溶液的中的量子点峰位发生轻微的红移，并且荧光增强；甲酸和10%福尔马林溶液中的量子点峰位发生轻微的蓝移。（如图3）

2.4 在最大激发波长、发射波长条件下，量子点在各种溶液中的荧光随时间变化的情况(如图4)，量子点在各种溶液中的荧光随时间变化而变化：实验开始（0h）时量子点在各种溶液中荧光强度均较强，强弱顺序依次是甲醛、氢氧化钠、生理盐水、PBS、水、甲酸。随时间延长量子点在各种溶液中荧光强度在2小时内显著下降，随后趋于稳定。量子点与酸性溶液混合后，荧光强度维持在相对较低的水平，但是量子点在各种溶液中荧光能够保持相对稳定（如图 4）。鼻粘膜的平均pH值为5.5-6.5[1] ，稍偏酸性，上述结果提示量子点在此条件下荧光强度不会改变，PBS溶液和生理盐水模拟生物体内环境对量子点的荧光强度影响不大。通过本研究组织切片可选用甲醛溶液作为固定液，甲酸溶液作为脱钙液，在经过固定、脱钙后量子点还可保持可观察到的荧光强度。

3.讨论

3.1 量子点发射荧光的原理

3.2 量子点荧光强度影响因素

参考文献

第三章 量子点经嗅觉通路进入中枢神经系统的研究

1材料与仪器

1.1实验试剂

1.2实验仪器

1.3实验动物

2 实验方法

2.1 活体荧光成像系统

2.3 组织学分布

3 实验结果

3.1量子点滴鼻后小鼠活体荧光成像系统

3.2 鼻腔组织的结构

3.4量子点滴鼻后在鼻腔组织学分布

3.5量子点滴鼻后嗅球荧光切片

4 讨论

4.1量子点在活体荧光成像系统观察的应用

4.2动物活体荧光成像系统观察滴鼻小鼠量子点分布的意义

4.3 荧光显微镜观察组织切片

4.4 机制探讨

参考文献

致谢

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