CdTe量子點(diǎn)對Hep-2細(xì)胞和HeLa細(xì)胞增殖的影響

邱 紅 王 欣 盧日峰 葉 壯 孟春陽 郭 麗

(吉林大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院毒理學(xué)教研室，吉林 長春 130021)

CdTe量子點(diǎn)對Hep-2細(xì)胞和HeLa細(xì)胞增殖的影響

邱 紅1王 欣2盧日峰 葉 壯 孟春陽 郭 麗

(吉林大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院毒理學(xué)教研室，吉林 長春 130021)

目的 探討CdTe量子點(diǎn)對喉癌細(xì)胞株Hep-2、人宮頸癌HeLa細(xì)胞株的抑制作用。方法 1、2、4、8、16、32、64、128和256 nmol/L的CdTe量子點(diǎn)作用48 h后，用倒置顯微鏡觀察量子點(diǎn)作用后細(xì)胞形態(tài)變化，MTT法檢測不同濃度量子點(diǎn)對Hep-2細(xì)胞和Hela細(xì)胞增殖的影響。結(jié)果

倒置顯微鏡觀察，量子點(diǎn)作用48 h后，1、64、128、256 nmol/L Hep-2細(xì)胞數(shù)量沒變化，其余各組細(xì)胞數(shù)量增多。Hela細(xì)胞從64 nmol/L組開始隨量子點(diǎn)濃度的增加，貼壁細(xì)胞減少，懸浮細(xì)胞增多。MTT法結(jié)果表明2～32 nmol/L CdTe量子點(diǎn)顯著促進(jìn)Hep-2細(xì)胞增殖，其余各組細(xì)胞增殖沒有顯著影響。但是從64 nmol/L組開始，與對照組相比，HeLa細(xì)胞的生長受到顯著的抑制(P＜0.05)，細(xì)胞抑制率隨著量子點(diǎn)濃度的增加而增加。結(jié)論在一定的劑量范圍內(nèi)，CdTe量子點(diǎn)對HeLa細(xì)胞增殖具有一定的抑制作用，但對喉癌細(xì)胞Hep-2細(xì)胞的增殖幾乎沒有影響。

CdTe量子點(diǎn);Hep-2細(xì)胞株;HeLa細(xì)胞株;增殖

與傳統(tǒng)有機(jī)染料相比，量子點(diǎn)(QDs)具有激發(fā)光譜寬、連續(xù)、發(fā)射光譜窄、對稱、發(fā)光效率高、光化學(xué)穩(wěn)定性好、粒度不同發(fā)射光的顏色不同、生物親和性好等優(yōu)點(diǎn)，在離體細(xì)胞標(biāo)記、活體細(xì)胞成像、活體動(dòng)物顯微成像等生物學(xué)上廣泛應(yīng)用〔1，2〕?；谶@些特點(diǎn)，用半導(dǎo)體QDs標(biāo)記觀察活體腫瘤細(xì)胞在體內(nèi)的遷移、浸潤、轉(zhuǎn)移的實(shí)時(shí)原位研究〔3〕，為腫瘤的研究提供了一個(gè)非常有用的研究方法。但是這些應(yīng)用的前提是量子點(diǎn)對該細(xì)胞的毒性低。有研究表明QDs的修飾不同，對細(xì)胞毒性不同〔4〕。本實(shí)驗(yàn)旨在研究碲化鎘(CdTe)QDs對兩種不同癌細(xì)胞株增殖的影響，探索CdTe QDs對不同癌細(xì)胞株的細(xì)胞毒性作用。

1 材料與方法

1.1 材料

DMEM培養(yǎng)基(低糖，Gibco公司);噻唑藍(lán)(MTT)和二甲基亞砜(Sigma公司);巰基丙酸修飾的CdTe QDs(吉林大學(xué)超分子結(jié)構(gòu)與材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供)，粒徑4.3 mm，發(fā)紅光。

1.2 方法

1.2.1 細(xì)胞株的復(fù)蘇、培養(yǎng)和傳代 Hep-2細(xì)胞和HeLa細(xì)胞經(jīng)復(fù)蘇后，培養(yǎng)于含10%胎牛血清、100 U/L青霉素、100 U/L鏈霉素、pH7.2～7.4的低糖DMEM培養(yǎng)基中，置于5%CO2、37℃常規(guī)培養(yǎng)，1～2 d胰酶消化傳代。

1.2.2 MTT法檢測CdTe QDs對不同細(xì)胞增殖的影響 分別取對數(shù)生長期的Hep-2細(xì)胞和HeLa細(xì)胞，經(jīng)胰蛋白酶溶液消化、計(jì)數(shù)，調(diào)細(xì)胞密度為5×104/ml，每孔200 μl接種于96孔培養(yǎng)板，于37℃，5%CO2條件下培養(yǎng)，24 h后換成含CdTe QDs的培養(yǎng)液，終濃度為 1、2、4、8、16、32、64、128、256 nmol/L，對照組不加CdTe QDs，每組6孔，37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h后，加入MTT 20 μl(5 g/L)，繼續(xù)培養(yǎng)4 h。吸出孔內(nèi)培養(yǎng)液后，加入DMSO液(150 μl/孔)，將培養(yǎng)板置于微孔板振蕩器上振蕩10 min。酶標(biāo)儀檢測各孔OD值(檢測波長570 nm)。按下式計(jì)算抑制率：抑制率(%)=(對照組OD值-實(shí)驗(yàn)組OD值)/對照組OD值×100%。

1.2.3 CdTe QDs對不同細(xì)胞株影響的形態(tài)學(xué)觀察 方法同

1.2.2，在量子點(diǎn)作用48 h后，倒置顯微鏡下觀察兩種細(xì)胞株的形態(tài)學(xué)差異。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

用SPSS13.0軟件行方差分析。

2 結(jié)果

2.1 CdTe QDs對Hep-2細(xì)胞和HeLa細(xì)胞形態(tài)的影響

2.1.1 CdTe QDs對Hep-2細(xì)胞形態(tài)的影響 倒置顯微鏡下，對照組Hep-2細(xì)胞生長形態(tài)良好，胞膜光滑，細(xì)胞生長融合成片。實(shí)驗(yàn)組從2～32 nmol/L孵育48 h后，細(xì)胞增多，細(xì)胞狀態(tài)良好。1、64、128、256 nmol/L實(shí)驗(yàn)組Hep-2細(xì)胞形態(tài)均未觀察到變化，細(xì)胞未見增多。

2.1.2 CdTe QDs對HeLa細(xì)胞形態(tài)的影響 對照組細(xì)胞培養(yǎng)48 h后，細(xì)胞融合，細(xì)胞質(zhì)分布均勻。實(shí)驗(yàn)組從1～32 nmol/L孵育48 h后，細(xì)胞密度和形態(tài)與對照組相似，未觀察到改變。從64～256 nmol/L組開始，細(xì)胞密度隨濃度的增加逐漸減少，貼壁細(xì)胞減少，懸浮細(xì)胞增多，細(xì)胞邊角減少，逐漸變?yōu)閳A形，胞內(nèi)顆粒增多。

2.2 CdTe QDs對Hep-2細(xì)胞和HeLa細(xì)胞增殖的影響

2.2.1 CdTe QDs對 Hep-2細(xì)胞增殖的影響 2、4、8、16、32 nmol/L CdTe QDs作用48 h后，對Hep-2細(xì)胞有明顯的促增殖作用，OD 值分別為 1.405±0.069、1.404±0.079、1.409±0.107、1.379±0.051、1.334±0.068，與對照組(1.233 ±0.034)相比，有顯著性差異(P ＜0.05)。1、64、128、256 nmol/L CdTe QDs作用48 h后，對Hep-2細(xì)胞的增殖沒有明顯影響，OD值分別為 1.301±0.095、1.285±0.031、1.237±0.082、1.228±0.042，與對照組相比無顯著性差異(P＞0.05)。

2.2.2 CdTe QDs對HeLa細(xì)胞增殖的影響 1～32 nmol/L CdTe QDs作用HeLa細(xì)胞48 h后，CdTe QDs對HeLa細(xì)胞的增殖沒有明顯影響，OD值分別為0.961±0.058、0.957±0.079、0.940±0.524、0.935 ±0.065、0.938 ±0.085、0.913 ±0.053，與對照組的OD值(0.939±0.055)無顯著性差異(P＞0.05)。但隨著CdTe QDs濃度的升高，64～256 nmol/L CdTe QDs作用HeLa細(xì)胞48 h后，細(xì)胞增殖受到抑制，呈劑量依賴性，濃度越大，抑制效果越明顯，抑制率越大。64、128和256 nmol/L濃度組(0.744±0.054、0.654±0.059、0.411±0.067)與對照組的OD值差異顯著(P＜0.05)，抑制率分別為20.8%、30.4%、56.2%。

3 討論

本研究結(jié)果表明細(xì)胞株不同，相同濃度的QDs毒性作用不同。腫瘤或癌癥作為目前人類難以攻克的難題之一，其機(jī)制尚不完全清楚，如能早期診斷，將為腫瘤病人爭取時(shí)間，挽救病人生命。QDs作為活體細(xì)胞標(biāo)記，可以在活體內(nèi)對腫瘤細(xì)胞長期動(dòng)態(tài)觀察，為腫瘤發(fā)生機(jī)制的研究提供新的途徑。癌細(xì)胞可以通過內(nèi)吞作用將QDs攝入體內(nèi)〔5〕，但是探討適用于各種癌細(xì)胞的低毒QDs產(chǎn)品是進(jìn)行活體細(xì)胞標(biāo)記的基礎(chǔ)，本文的結(jié)果表明可以通過改進(jìn)CdTe QDs的表面結(jié)構(gòu)來篩選適于Hela細(xì)胞的QDs標(biāo)記物。

QDs除具有納米粒子的普遍性質(zhì)外，由于其合成材料和合成方法的多樣性，導(dǎo)致它們在尺寸和化學(xué)性質(zhì)上有極大差異，引起細(xì)胞毒性的機(jī)制也多種多樣〔6〕。其物理化學(xué)性質(zhì)，如QDs的大小、電荷和濃度不同，細(xì)胞毒性不同;環(huán)境因素，如表面修飾物的生物活性〔7〕，QDs的被氧化和被光解等也影響細(xì)胞毒性〔5〕。當(dāng)QDs進(jìn)入機(jī)體后，通過光解或生物降解釋放出內(nèi)核的金屬離子，導(dǎo)致對機(jī)體細(xì)胞或組織的損傷〔6〕。CdTe QDs可以釋放產(chǎn)生重金屬離子鎘，鎘對腎臟和骨骼都有毒性，這可能是本實(shí)驗(yàn)的細(xì)胞毒性作用機(jī)制之一。另外，QDs的細(xì)胞毒性可能與活性氧分子(ROS)的產(chǎn)生有關(guān)。細(xì)胞培養(yǎng)在CO2/O2環(huán)境中，由于QDs本身具有能量，能夠?qū)⒛芰哭D(zhuǎn)移給培養(yǎng)液中的氧分子，誘導(dǎo)ROS的產(chǎn)生，導(dǎo)致細(xì)胞損傷和死亡〔8〕。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示細(xì)胞株不同可能對CdTe QDs耐受不同，毒性反應(yīng)也不同。

綜上，在一定劑量范圍內(nèi)，CdTe QDs對HeLa細(xì)胞的增長具有一定的抑制作用，對Hep-2細(xì)胞的增殖不產(chǎn)生影響。

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R73 〔

A

1005-9202(2012)23-5199-02;

10.3969/j.issn.1005-9202.2012.23.044

1 長春市南關(guān)區(qū)疾病預(yù)防控制中心

2 吉林大學(xué)第二醫(yī)院腫瘤生物治療中心

郭 麗(1973-)，女，副教授，博士，主要從事干細(xì)胞應(yīng)用研究。

邱 紅(1962-)，女，主管護(hù)師，主要從事傳染病預(yù)防控制工作。

〔2012-03-08收稿 2012-07-30修回〕

(編輯 袁左鳴)