帕金森病（PD）及相关痴呆是世界上增长率最快的神经疾病之一，其病理机制之一是α-突触核蛋白（α-synuclein）在大脑脆弱神经元中的积累。寿命的延长、遗传因素和长期暴露于相关环境被怀疑是PD风险和进展的主要驱动因素。世界范围内塑料生产及垃圾沉积导致的塑料污染已然成为全球面临的最紧迫的环境威胁之一，导致了水和食物中的微塑料污染物。微塑料是指直径<5 mm的颗粒，包括更小的纳米塑料（<1 μm）。一次性聚苯乙烯产品，如一次性外卖打包餐具可产生大量聚苯乙烯废物，造成广泛程度上的塑料污染。这些纳米塑料污染物通过与α-synuclein中的两个结构域（amphipathic和non-amyloid component）高亲和力的相互作用，促进了α-synuclein纤维的形成和传播。

为探究中国绿水螅(Hydra sinensis)体内有或无共生藻是否影响水螅宿主对聚苯乙烯纳米颗粒(Poly-styrene nanoparticles,PS NPs)的耐受性,研究首先对绿水螅野生型品系(体内有共生藻)及绿水螅无藻品系(体内无共生藻)分别进行PS NPs(粒径20 nm)48h急性毒理实验,结果显示野生型品系48h半致死浓度(3.36x102 mg/L)明显高于无藻品系(1.39×102 mg/L),这表明与无藻品系相比,野生型品系对PS NPs具有较强的耐受性.随后采用含75 mg/L PS NPs的培养液对绿水螅野生型品系及无藻品系处理48h后分别进行转录组分析(对照组PS NPs浓度为0mg/L),在野生型品系的PS NPs处理组与对照组间共筛选到1532个差异表达基因(Differen-tially expressed genes,DEGs),其中763个DEGs表达上调,769个DEGs表达下调;而无藻品系的PS NPs处理组与对照组间共筛选到1079个DEGs,其中476个DEGs表达上调,603个DEGs表达下调.基于PS NPs胁迫下无藻品系的DEGs显著富集的病态指征相关的14个KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)代谢通路中,有9个通路包含的DEGs全部表达上调;而基于PS NPs胁迫下野生型品系的DEGs显著富集的病态指征相关的21个KEGG代谢通路中,只有1个通路包含的DEGs全部表达上调.由此可见,PS NPs胁迫下无藻品系病态指征的激活水平显著高于野生型品系,此现象从分子水平证明了野生型品系对PS NPs胁迫的耐受性强于无藻品系.此外,从PSNPs胁迫下无藻品系显著富集的免疫应答相关KEGG代谢通路中的21个DEGs全部表达上调,而从PS NPs胁迫下野生型品系显著富集的免疫应答相关KEGG代谢通路中的27个DEGs仅约一半表达上调,说明PS NPs胁迫下野生型品系免疫应答的激活水平明显低于无藻品系,这反映了野生型品系对PS NPs的免疫应答敏感性低于无藻品系.总之,绿水螅两个品系在对PSNPs的免疫应答敏感性上的差异应是两个品系对PS NPs胁迫耐受性差异的分子基础;而相对于绿水螅无藻品系而言,野生型品系对PS NPs具有较低的免疫应答敏感性可能与水螅-单细胞藻共生体系中水螅宿主为维持与共生藻的共生关系而进行的免疫水平调整(即水螅宿主为"容留"共生藻而"调低"了对外来异物的免疫水平)的机制相关.研究为探讨纳米级塑料颗粒的生物毒性及分子机理提供了基础数据.

目的 探讨细胞外基质(extracellular matrix,ECM),尤其是小肠黏膜下层(small intestinal submucosa,SIS)处理后的脐带间充质干细胞(umbilical cord mesenchymal stem cells,UC-MSCs)细胞片对伤口愈合的影响.方法 使用组织块贴壁法从脐带组织中分离、培养原代UC-MSCs.化学脱核法制备脱细胞SIS,通过物理粘附方式将重组人纤维连接蛋白(recombinant human fibronectin,rFN)、SIS和基质胶(Matrigel)固定在聚苯乙烯(polystyrene,PS)细胞培养皿表面.分析PS表面、rFN-PS表面、SIS-PS表面以及Matrigel-PS表面对UC-MSCs形态的影响,RT-PCR法检测基因表达的变化,使用纳米颗粒追踪分析检测细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)分泌情况的改变.分别用无ECM处理的、rFN处理的、SIS处理的以及Matrigel处理的UC-MSCs细胞片治疗大鼠皮肤全层切除创面,通过计算伤口面积占原始伤口面积的比值进一步验证治疗效果.结果 与PS表面相比,SIS-PS表面培养的UC-MSCs形态未受影响(P>0.05);RT-PCR检测结果显示,SIS-PS表面培养的UC-MSCs中NANOG同源框(nanog homeobox,NANOG,P=0.041)、SRY-Box转录因子-2(SRY-box transcription factor 2,SOX-2,P=0.009)、八聚体结合转录因子-4(octamer-binding transcription factor-4,OCT-4,P<0.001)、白介素-10(interleukin-10,IL-10,P=0.049)、吲哚胺 2,3-双加氧酶(indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO,P=0.007)和转化生长因子-β(transforming growth factor beta,TGF-β,P=0.046)基因表达增强,而且分泌EVs的能力显著提高(P<0.001).动物实验结果可见,使用SIS处理的UC-MSCs细胞片治疗组对伤口愈合的促进作用最为显著,第7 天伤口占原始伤口面积的比值最低为 26.9%±6.1%.结论 SIS-PS表面培养的UC-MSCs显著提高了免疫抑制和囊泡分泌能力,由此制成的细胞冻干片具有更强的促进伤口愈合的能力.

目的 细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)称为细胞间"信使",通过传递物质和信息调控受体细胞的功能和表型,在生理状态维持及疾病进程中发挥重要作用.然而,亚微米直径、高异质性、低折射率等特性使EVs的分析鉴定严重受阻.本研究旨在探索一种准确、高效的EVs流式检测方案,为EVs的功能研究提供技术支撑.方法 首先采用差速离心法分离获得EVs,用已知直径的聚苯乙烯微球作为标尺,对流式细胞仪检测EVs的各项参数进行调试和优化以达到最佳信噪比;梯度稀释EVs样本,优化其上样浓度以降低群检测效应(swarming effect),在此基础上进一步用PKH26 和CFSE两种荧光染料对EVs脂膜和蛋白进行双荧光标记,从而实现对EVs物理和生化特性的多参数分析,最后通过特异性抗体标记、电镜观察、纳米颗粒跟踪分析对EVs样本进行验证分析.结果 参数优化后的流式细胞仪在散色光通道能将80 nm的微球信号与仪器背景噪音信号清楚分开;通过对样本的梯度稀释建立的浓度与稀释倍数之间的标准工作曲线的相关系数达0.99以上,说明仪器可以对EVs进行定量分析;荧光染色显示EVs呈CFSE及PKH26双阳性,占比约5.46%,与抗体标记的结果相近;电镜和纳米颗粒跟踪分析验证其粒径及群体分布与流式结果一致.结论 联合散射光与脂膜荧光染料标记是一种经济、高效的EVs流式检测方案,有利于EVs流式分析的标准化.

目的 发展基于电纺纳米纤维(NFs)的环境空气中15种多环芳烃(PAHs)的采样及测定方法 .方法利用静电纺丝制备聚苯乙烯-co-马来酸NFs,用于环境空气中PAHs的采集.NFs于丙酮中超声溶解,释放所采集的PAHs,实现快速的样品提取.样品经浓缩净化,以高效液相色谱-荧光检测器(HPLC)进行检测.结果 NFs可同时实现大气颗粒物和气相中PAHs的采集,并将提取过程由索氏提取16 h缩短至超声30 min.方法对环境空气中15种PAHs检测的线性相关系数0.9992～1.0000,检出限0.01ng/m3～0.20ng/m3,相对标准偏差1.09％ ～6.57％,加标回收率84.94％ ～110.21％.环境空气中PAHs的采样及检测结果与环保部标准方法HJ 647-2013一致.结论 方法极大地简化了PAHs的采样及提取过程,检测灵敏度、精密度、准确度良好,能够良好满足环境空气中PAHs采样及检测的需求.研究拓展了电纺纳米纤维在环境污染物分析领域的应用.

目的·制备具有碗状形态的纳米颗粒,建立纳米粒表征方法,测试纳米粒载药及释药效率.方法·通过乳液聚合法合成聚苯乙烯纳米粒(polystyrene nanoparticles,PSNPs),利用该纳米粒的溶胀和3-(三甲氧基甲硅基)甲基丙烯酸丙酯与正硅酸乙酯选择性交联的特性,合成花生状纳米粒(peanuts nanoparticles,PNPs),最后利用聚苯乙烯的溶解性制得碗状纳米粒.动态光散射激光粒度仪分析测定各步骤纳米粒的粒径.透射电子显微镜下观察纳米粒形貌.通过振荡培养箱振荡法制备包载有模型药物盐酸阿霉素的碗状纳米粒,并对纳米粒的载药量和释药速率进行测定.结果·分别成功合成了PSNPs、包覆改性后聚苯乙烯纳米粒、PNPs、二氧化硅改性后花生状纳米粒及碗状纳米粒.最终制备所得碗状纳米粒粒径为(126.7±4.9) nm,Zeta表面电势为(-30.2±11)mV;该纳米粒具有显著的碗状结构,载药方法简单,包封率51.1％,载药量9.3％,具有预期的缓释效果.结论·制备所得的碗状纳米粒可成功装载药物,实现药物缓释并减少药物残留,可应用于药物缓释递送.

目的 制备具有近红外光响应光热转换特性的磁性中空普鲁士蓝纳米颗粒(HMNP-PBNPs),综合考察其在近红外激光辐照下对HepG2肝癌细胞的光热消融治疗效果.材料与方法 采用聚苯乙烯微球模板法制备中空磁性纳米颗粒(HMNP),然后利用共沉淀法在其表面包覆具有近红外光强吸收的普鲁士蓝(PBNPs)纳米外壳制成HMNP-PBNPs.对其形态结构、粒径分布、磁学性能,及其在近红外激光(808 nm,5min,1.2 W/cm2)辐照下产热性能和对肿瘤的光热消融疗效进行表征和验证;同时采用多模态体外成像研究考察HMNP-PBNPs的MRI、红外热成像(ITI)及光声成像(PAI)的体外成像性能.结果 HMNP-PBNPs呈规则的“核-壳”结构形态、分散性良好、其粒径大小约为(131.7±11.6) nm,壳层厚度约为18.5 nm;颗粒具有良好的磁学性能(36.6 emu/g)和光热转换性能(＞50℃),在808 nm近红外激光辐照下能有效杀伤肿瘤细胞(＞80％).体外成像检测结果显示:与双蒸水对照组比较,200 μg/ml HMNP-PBNPs的MRI信号值(q=16.5,P＜0.05)、PAI信号值(q=8.2,P＜0.05)及ITI信号强度增加,体现出良好的MRI/PAI/ITI多模态成像性能.结论 本研究成功设计制备了一种三模态成像介导的诊断治疗一体化的近红外光响应肿瘤光热消融诊疗剂HMNP-PBNPs,具有潜在的临床应用价值.

该研究旨在探索细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)分析的标准化流程,建立一种高效的EVs检测方法,为EVs功能及临床转化研究提供技术支撑.实验采用经典的超速离心法分离EVs,借助已知直径的聚苯乙烯微球设定并优化流式检测EVs的参数,联合应用散色光信号及荧光信号对EVs进行双参数分析鉴定,最后通过电镜观察及蛋白质免疫印迹(Western blot,WB)对鉴定结果进行验证.结果显示,参照纳米微球设定的条件可清楚地将100 nm颗粒信号与噪音信号分离,且微球稀释的梯度和检测到的浓度之间呈线性相关,可以对EVs进行定量分析;荧光染色结果显示,EVs呈CFSE(5,6-Carboxyfluorescein diacetate,succinimidyl ester,蛋白结合染料)及FM1-43(fixable analog of FMTM 1-43 membrane stain,亲脂性染料)双阳性,占比约3％;电镜验证其形态及直径与预期相一致.该研究通过优化流式方案及双荧光参数分析鉴定探索了EVs流式检测的标准化流程,建立了高效、准确的EVs流式检测方法.

目的 研究不同粒径聚苯乙烯微塑料颗粒(PS-MPs)的单独与联合暴露在斑马鱼体内的生物累积特征.方法 将240尾斑马鱼随机分50 nm(红)组、500 nm(红)组、5 000 nm(红)组、500 nm(绿)组和5 000 nm(绿)组,联合暴露的50 nm(红)+500 nm(绿)组、50 nm(红)+5 000 nm(绿)组和500 nm(红)+5 000 nm(绿)组,分别予剂量为10 mg/L的相应粒径和荧光颜色的PS-MPs进行暴露实验.在持续暴露后6、24、48、72、96和120 h时间点,采用荧光显微镜观察斑马鱼体内的荧光强度,将其标准化后进行比较.结果 (1)单独暴露.50 nm(红)组、500nm(红)组和5 000 nm(红)组斑马鱼体内6个时间点红色荧光PS-MPs的标准化荧光强度均依次下降(P值均＜0.05);3组斑马鱼体内PS-MPs标准化荧光强度均随着暴露时间的延长而增加(P值均＜0.01).(2)联合暴露.与同时间点50 nm(红)组比较,50 nm(红)+500 nm(绿)组、50 nm(红)+5 000 nm(绿)组斑马鱼体内6个时间点50 nm红色荧光PS-MPs的标准化荧光强度均下降(P值均＜0.05).与同时间点500 nm(绿)组比较,50 nm(红)+500 nm(绿)组的48、72、96、120 h时间点斑马鱼体内500 nm绿色荧光PS-MPs的标准化荧光强度均升高(P值均＜0.05),500 nm(红)+5 000 nm(绿)组的6个时间点斑马鱼体内500 nm红色荧光PS-MPs的标准化荧光强度均升高(P值均＜0.05).与同时间点5 000 nm(绿)组比较,50 nm(红)+5 000 nm(绿)组6、48、72、96、120h时间点斑马鱼体内5 000 nm绿色荧光PS-MPs的标准化荧光强度均升高(P值均＜0.05),500 nm(红)+5 000 nm(绿)组6个时间点斑马鱼体内5 000 nm绿色荧光PS-MPs的标准化荧光强度均升高(P值均＜0.05).各联合暴露组PS-MPs的相应标准化荧光强度均随着暴露时间的延长而增加(P值均＜0.01).结论 PS-MPs单独暴露在斑马鱼体内的累积分布具有粒径-效应特征;PS-MPs单独与联合暴露在斑马鱼体内的累积分布均具有时间-效应特征;联合暴露下,纳米级PS-MPs在斑马鱼体内的累积减少,亚微米级和微米级PS-MPs在斑马鱼体内的累积增加.