對碳納米材料的細胞生物效應分析

孫詩禹 沈陽科技學院

對碳納米材料的細胞生物效應分析

孫詩禹 沈陽科技學院

碳納米材料具有獨特的物理性質(zhì)和結構，碳納米材料在醫(yī)藥學領域的廣泛應用，能夠有效醫(yī)療的水平，對促進醫(yī)藥學的可持續(xù)發(fā)展，具有重要作用。本文在對碳納米材料進行簡單介紹的基礎上，從富勒烯納米顆粒跨膜進入細胞和富勒烯納米顆粒在細胞內(nèi)的分布和定位兩方面論述了碳納米材料的細胞生物效應，以期為相關人士提供借鑒和參考。

富勒烯納米顆粒 細胞膜 生物效應

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和社會生產(chǎn)力的進一步提升，碳納米材料被廣泛應用在社會生活的各個領域，尤其在醫(yī)藥學領域的應用成效最為顯著。與普通材料相比，碳納米材料具有小尺寸、高反應活性的特點，同時還具有超強的吸附能力，將碳納米材料應用于醫(yī)療行業(yè)，能夠有效增強醫(yī)療的能力和水平。因此，探究碳納米材料的細胞生物效應，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 碳納米材料簡介

碳納米材料主要包含富勒烯納米顆粒、碳納米管、金屬富勒烯以及其他的衍生物。其中富勒烯主要由碳原子組成，金屬富勒烯是在碳原子基礎上形成的新納米材料。碳納米材料具有不溶于水的特性，因此，對其水溶性的研究一直是科學界的熱門研究話題。碳納米材料的細胞具有一定程度的毒性，能夠造成生物的脂質(zhì)過氧化。但同時，碳納米材料具有抗癌性能，通過清除生物體內(nèi)的自由基，實現(xiàn)對其神經(jīng)中樞形成保護作用，從而治療帕金森綜合癥等病癥。碳納米材料的特性是在體內(nèi)細胞的交互作用下形成的，要想探究碳納米材料細胞的生物效應，就必須研究碳納米材料進入生物細胞的方式，并明確碳納米顆粒在生物細胞中的分布和定位。

2 碳納米材料的生物學效應

2.1 富勒烯納米顆?？缒みM入細胞

通常情況下，富勒烯納米顆粒不具備水較強的溶解性，只能在特定的環(huán)境中產(chǎn)生微小的溶解度，并且很難溶于水。由于富勒烯納米顆粒具有不溶于水的特性，使其很難與生物細胞進行作用，因而，對碳納米材料的研究也受到一定程度上的限制，對碳納米材料在醫(yī)學領域的有效應用形成阻礙。近年來，隨著對富勒烯納米顆粒衍生物水溶性的不斷發(fā)掘，并取得初步成效，有效拓寬了富勒烯的研究范圍，對氨基、多肽衍生物的研究進程也顯著加快。富勒烯納米顆粒以團聚的形式存在水溶液中，且生物細胞會受富勒烯納米顆粒形態(tài)和大小的影響而與其發(fā)生相互作用。

富勒烯納米顆粒利用碳原子的擴散作用實現(xiàn)與生物細胞的結合。研究發(fā)現(xiàn)，富勒烯納米顆粒衍生物能夠迅速穿越磷脂膜，表明水分子與富勒烯納米顆粒衍生物存在相互作用。同時，碳納米顆粒與生物細胞進行相互作用，實現(xiàn)了其衍生物與生物體內(nèi)DNA的有機結合，結合形成的團聚體能夠被生物細胞胞吞，且釋放一定數(shù)量的DNA分子，使其能夠進入生物細胞的細胞核，利用納米細胞的這一特性，能夠為抗癌藥品的研制提供一定的理論依據(jù)。

2.2 富勒烯納米顆粒在細胞內(nèi)的分布和定位

碳納米材料研究學者經(jīng)過試驗，合成了碳納米材料的衍生物，通過在小白鼠體內(nèi)注射的方式，研究了碳納米衍生物在生物體內(nèi)的代謝和分布，實驗結果顯示，碳納米顆粒的衍生物迅速分布到小白鼠體內(nèi)的各個部位，尤其以肝臟器官聚集數(shù)量最多。研究結果表明了富勒烯納米顆粒的水溶性衍生物，能夠迅速通過血管壁，并通過肝臟進行排泄。同時，學者還通過實驗的方式研究了富勒烯納米顆粒衍生物在肝癌荷瘤鼠體內(nèi)的分布情況，實驗結果表明，在給藥結束后的24小時，富勒烯納米顆粒衍生物在生物內(nèi)肝臟、骨骼、腎等部位的分布呈現(xiàn)依次遞減的趨勢。富勒烯納米顆粒衍生物在生物細胞內(nèi)定位在線粒體，能夠?qū)崿F(xiàn)對生物細胞內(nèi)自由基的清除，有效增強了生物細胞的抗氧化能力。

然而，由于科學研究手段的限制，對于不同富勒烯納米顆粒衍生物在細胞內(nèi)的分布情況和定位有所不同的原因，科學界尚未得出統(tǒng)一定論。部分學者認為，與碳納米分子進入生物細胞的方式有關，另一部分學者認為，碳納米顆粒的大小才是影響細胞生物效應的關鍵。還有少量專家認為，富勒烯納米顆粒在生物細胞內(nèi)的分布規(guī)律導致了細胞生物效應的不同。筆者認為，對碳納米材料的細胞生物性研究是實現(xiàn)對納米材料有效應用的關鍵。要探究碳納米材料的細胞生物效應，應重點探究富勒烯納米顆粒與細胞的相互作用，同時還用注重對富勒烯納米顆粒在細胞內(nèi)引起的生物反應的研究。

通過以上研究發(fā)現(xiàn)，在分析碳納米材料的細胞生物效應過程中，通過探究富勒烯納米顆粒進入生物細胞的方式，能夠有效拓寬碳納米材料的研究范圍。在此基礎上，通過實驗的方式，分析富勒烯納米顆粒在生物細胞內(nèi)的分布和定位，能夠促進對碳納米材料抗氧化能力的有效應用。因此，在分析碳納米材料的細胞生物效應過程中，可以應用上述方法。

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