半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点生物毒性的方法

摘要

本发明公开了一种半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点生物毒性的方法，采用半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点对植物、动物或微生物的生物毒性。本发明的方法具有简单、可行、方便、所需试剂单一易获取等优点，通过利用半胱氨酸消除了CdSe/ZnS量子点在生物体细胞内产生的活性氧团簇，缓解了由量子点引起的氧化损伤，从而减少了CdSe/ZnS量子点对生物体的细胞毒性；同时，采用的半胱氨酸含有巯基官能团能够缓解重金属离子对生物体细胞产生的氧化胁迫，从而缓解CdSe/ZnS量子点对生物体的细胞毒性，因而本发明方法能够缓解CdSe/ZnS量子点对植物、动物或微生物的生物毒性，可广泛用于生物医学方面的应用中。

权利要求

1.一种半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点生物毒性的方法，其特征在于，采用半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点对微生物的生物毒性时，包括以下步骤：将半胱氨酸、微生物与CdSe/ZnS量子点溶液混合，完成对CdSe/ZnS量子点生物毒性的缓解处理；所述半胱氨酸、微生物与CdSe/ZnS量子点溶液混合所得的混合溶液中所述半胱氨酸的浓度为100μM～200μM；所述半胱氨酸、微生物与CdSe/ZnS量子点溶液混合所得的混合溶液中CdSe/ZnS量子点的浓度为

20nM～100nM。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半胱氨酸、微生物与CdSe/ZnS量子点溶液混合所得的混合溶液中所述微生物的浓度为0.02g/mL～0.05g/mL。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述微生物为黄孢原毛平革菌。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述黄孢原毛平革菌在使用之前还包括以下步骤：将黄孢原毛平革菌接种到Kirk培养基中进行培养，得到黄孢原毛平革菌菌球；所述

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黄孢原毛平革菌在所述Kirk培养基中的浓度为1.0×10个/mL～2.0×10个/mL。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：将半胱氨酸、微生物与CdSe/ZnS量子点溶液混合所得的混合溶液进行染毒；对所述染毒后得到的微生物进行细胞氧化损伤检测。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述染毒的温度为35℃～39℃；所述染毒的时间24h～36h。

说明书

半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点生物毒性的方法

技术领域

[0001] 本发明属于毒理学领域，涉及一种缓解CdSe/ZnS量子点生物毒性的方法，具体涉及一种半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点生物毒性的方法。

背景技术

[0002] 量子点作为一种荧光纳米材料，由于其独特的光学特性，包括高荧光强度、宽的激发光谱和窄的发射光谱，以及高量子产率、光稳定性强，而被广泛应用于生物传感、生物成像、药物运输以及癌症治疗等方面。然而，由于量子点由重金属元素组成以及存在纳米尺寸效应，在其实际应用中可能给人类和环境健康带来潜在危害，如量子点释放出来的重金属2+
离子(Cd )以及纳米尺寸效应诱导的活性氧团簇(ROS)会对生物体产生氧化胁迫，降低生物体的细胞活性，甚至会威胁到细胞死亡。目前，有研究通过给量子点表面覆盖一层不易被氧化的壳层(ZnS)来减少重金属离子的释放，但是并不能完全消除重金属离子的释放，同时量子点的纳米尺寸效应还是存在，这些潜在危害尚未得到解决。因此，如何有效缓解量子点对生物体细胞的氧化损伤以及缓解因CdSe/ZnS量子点中释放出来的重金属离子所造成的对生物体细胞的氧化胁迫，仍是现阶段研究中亟需解决的技术难点。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种简单、可行、方便，能有效地缓解CdSe/ZnS量子点生物毒性的方法。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

[0005] 一种半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点生物毒性的方法，采用半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点对植物、动物或微生物的生物毒性。

[0006] 上述的方法中，优选的，采用半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点对微生物的生物毒性时，包括以下步骤：将半胱氨酸、微生物与CdSe/ZnS量子点溶液混合，完成对CdSe/ZnS量子点生物毒性的缓解处理。

[0007] 上述的方法中，优选的，所述半胱氨酸、微生物与CdSe/ZnS量子点溶液混合所得的混合溶液中所述半胱氨酸的浓度为25μM～200μM。

[0008] 上述的方法中，优选的，所述半胱氨酸、微生物与CdSe/ZnS量子点溶液混合所得的混合溶液中所述半胱氨酸的浓度为100μM～200μM。

[0009] 上述的方法中，优选的，所述半胱氨酸、微生物与CdSe/ZnS量子点溶液混合所得的混合溶液中CdSe/ZnS量子点的浓度为20nM～100nM。

[0010] 上述的方法中，优选的，所述半胱氨酸、微生物与CdSe/ZnS量子点溶液混合所得的混合溶液中所述微生物的浓度为0.02g/mL～0.05g/mL。

[0011] 上述的方法中，优选的，所述微生物为黄孢原毛平革菌。

[0012] 上述的方法中，优选的，所述黄孢原毛平革菌在使用之前还包括以下步骤：将黄孢原毛平革菌接种到Kirk培养基中进行培养，得到黄孢原毛平革菌菌球；所述黄孢原毛平革菌在所述Kirk培养基中的浓度为1.0×106个/mL～2.0×106个/mL。

[0013] 上述的方法中，优选的，还包括以下步骤：将半胱氨酸、微生物与CdSe/ZnS量子点溶液混合所得的混合溶液进行染毒；对所述染毒后得到的微生物进行细胞氧化损伤检测。

[0014] 上述的方法中，优选的，所述染毒的温度为35℃～39℃；所述染毒的时间24h～36h。

[0015] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0016] 1、本发明提供了一种半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点生物毒性的方法，其中半胱氨酸作为一种含有硫元素的有机化合物广泛存在于生物体中，并且存在很强的反应活性。半胱氨酸是一种强的抗氧化剂，能够消除CdSe/ZnS量子点在生物体细胞内产生的活性氧团簇(ROS)，减少了由量子点引起的氧化损伤，从而减少了CdSe/ZnS量子点对生物体的细胞毒性。同时，半胱氨酸含有巯基(-SH)官能团，这些巯基官能团能够螯合由CdSe/ZnS量子点中2+
释放出来的重金属离子(如Cd )，通过减少重金属离子的浓度，缓解重金属离子对生物体细胞产生的氧化胁迫，从而缓解CdSe/ZnS量子点对生物体的细胞毒性。因而，本发明采用半胱氨酸能够缓解CdSe/ZnS量子点对植物、动物或微生物的生物毒性，可广泛用于生物医学方面的应用中。

[0017] 2、本发明的方法具有简单、可行、方便、所需试剂单一易获取等优点。

附图说明

[0018] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

[0019] 图1为本发明实施例2中不同半胱氨酸浓度条件下CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌细胞氧化损伤的影响图。

具体实施方式

[0020] 以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

[0021] 以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。以下实施例中，若无特别说明，所得数据均是三次以上重复试验的平均值。

[0022] 实施例1

[0023] 一种半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点生物毒性的方法，包括以下步骤：

[0024] (1)将黄孢原毛平革菌孢子接种到Kirk培养基中，用浊度计调整孢子浓度为1.0×106个/mL，在转速为120r/min、温度为37℃的恒温振荡培养箱中进行培养，时间为72h，过滤、洗涤，得到黄孢原毛平革菌菌球。本实施例中采用的菌种为黄孢原毛平革菌BKM-F1767，保藏编号为ATCC24725。

[0025] (2)取步骤(1)中的黄孢原毛平革菌菌球，与CdSe/ZnS量子点溶液和半胱氨酸溶液混合，得到不同CdSe/ZnS量子点浓度的混合溶液，完成对CdSe/ZnS量子点的生物毒性的缓解处理。上述的各组混合溶液中CdSe/ZnS量子点的浓度分别为0、10nM、20nM、50nM、80nM、100nM，半胱氨酸的浓度均为100μM，黄孢原毛平革菌菌球的浓度均为0.02g/mL。

[0026] (3)将步骤(2)所得的六组不同CdSe/ZnS量子点浓度的混合溶液置于37℃的恒温培养箱中进行染毒，染毒时间为24h。

[0027] (4)将步骤(3)染毒后所得的六组黄孢原毛平革菌菌球过滤，洗涤，分别检测细胞的氧化损伤。

[0028] 对照组：取步骤(1)中的黄孢原毛平革菌菌球，与CdSe/ZnS量子点溶液混合，不添加半胱氨酸溶液，得到不同CdSe/ZnS量子点浓度的混合溶液。上述的各组混合溶液中CdSe/ZnS量子点的浓度分别为0、10nM、20nM、50nM、80nM、100nM，黄孢原毛平革菌菌球的浓度均为0.02g/mL。以此作为对照组进行染毒和检测细胞的氧化损伤。

[0029] 表1未添加半胱氨酸时不同浓度CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌细胞氧化损伤的影响

[0030]

[0031] 表2加入半胱氨酸后不同浓度CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌细胞氧化损伤的影响

[0032]

[0033] 由表1可知，CdSe/ZnS量子点能够引起黄孢原毛平革菌的细胞氧化损伤，并且随着CdSe/ZnS量子点浓度的增加，黄孢原毛平革菌的细胞氧化损伤逐渐增大。另外，混合溶液中CdSe/ZnS量子点的浓度大于100nM时，无论是否加入半胱氨酸，黄孢原毛平革菌细胞中的丙二醛含量会越来越高。由表2可知，加入半胱氨酸，黄孢原毛平革菌细胞中丙二醛的含量低于2.0×10-6mol/g，明显降低了CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌的细胞氧化损伤的影响。对比表1和表2可知，本发明通过加入半胱氨酸明显地减少了CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌细胞产生的氧化损伤，缓解了CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌的生物毒性。

[0034] 实施例2

[0035] 一种半胱氨酸缓解CdSe/ZnS量子点生物毒性的方法，包括以下步骤：

[0036] (1)将黄孢原毛平革菌孢子接种到Kirk培养基中，用浊度计调整孢子浓度为1.0×106个/mL，在转速为120r/min、温度为37℃的恒温振荡培养箱中进行培养，时间为72h，过滤、洗涤，得到黄孢原毛平革菌菌球。本实施例中采用的菌种为黄孢原毛平革菌BKM-F1767，保藏编号为ATCC24725。

[0037] (2)取步骤(1)中的黄孢原毛平革菌菌球，与CdSe/ZnS量子点溶液和半胱氨酸溶液混合，得到不同半胱氨酸浓度的混合溶液，完成对CdSe/ZnS量子点的生物毒性的缓解处理。上述的各组混合溶液中半胱氨酸的浓度分别为0、25μM、50μM、100μM、200μM，CdSe/ZnS量子点的浓度均为100nM，黄孢原毛平革菌菌球的浓度均为0.02g/mL。

[0038] (3)将步骤(2)所得的五组不同半胱氨酸浓度的混合溶液置于37℃的恒温培养箱中进行染毒，染毒时间为24h。

[0039] (4)将步骤(3)染毒后所得的五组黄孢原毛平革菌菌球过滤，洗涤，分别检测细胞的氧化损伤。

[0040] 表3不同半胱氨酸浓度条件下CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌细胞氧化损伤的影响

[0041]

[0042] 图1为本发明实施例2中不同半胱氨酸浓度条件下CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌细胞氧化损伤的影响图。由图1和表3可知，随着半胱氨酸浓度的增加，黄孢原毛平革菌细胞内丙二醛含量逐渐降低，这说明随着半胱氨酸浓度的增加，有利于减少CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌细胞引起的氧化损伤，缓解CdSe/ZnS量子点的生物毒性，其中半胱氨酸的浓度为100μM～200μM时，显著地降低了CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌细胞氧化损伤，缓解了CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌的生物毒性。本发明中，半胱氨酸是一种强的抗氧化剂，能够消除CdSe/ZnS量子点在黄孢原毛平革菌细胞内产生的活性氧团簇(ROS)，减少了由量子点引起的氧化损伤，从而减少了CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌的细胞毒性；同时，半胱氨酸含有巯基(-SH)官能团，这些巯基官能团能够螯合由CdSe/ZnS量子点中释放出来的重金属离子(如Cd2+)，通过减少重金属离子的浓度，缓解重金属离子对黄孢原毛平革菌细胞产生的氧化胁迫，从而缓解CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌的细胞毒性。另外，混合溶液中半胱氨酸的浓度大于200μM时，半胱氨酸本身作为一种低分子有机物，可以作为微生物的碳源，不会对微生物产生负面效应。

[0043] 综上所述，本发明方法利用半胱氨酸能够缓解由CdSe/ZnS量子点引起的氧化损伤，从而减少了CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌的细胞毒性。同时，半胱氨酸含有巯基(-SH)官能团，能够缓解重金属离子对黄孢原毛平革菌细胞产生的氧化胁迫，从而缓解CdSe/ZnS量子点对黄孢原毛平革菌的细胞毒性。本发明方法具有简单、可行、方便、所需试剂单一易获取等优点，有助于提高和加快量子点在生物医学方面的应用。

[0044] 以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。