【摘要】：納米Zn O因其優異的理化性質已在傳統和新興領域中均展現出了良好的應用前景，隨著納米Zn O研究的不斷深入，人們發現，傳統安全無毒的Zn O材料在尺寸達到納米量級時其生物毒性是不容忽視的。而作為維持細胞正常生理功能的重要電解質，Ca2+的作用廣泛而復雜，其濃度的改變往往與許多重要的細胞生理活動存在著密不可分的關系。因此研究納米Zn O對細胞Ca2+代謝的影響具有重要意義。在現今對離子濃度進行檢測的各種手段中，選擇性微電極技術由于可以對待測樣品中特定離子的活度進行無損傷檢測，相較于其它技術而言，更適合于研究細胞中離子的跨膜輸運。


本文著重研究了鈣離子選擇性微電極的制備并利用鈣離子選擇性微電極研究了Zn O納米粒子對蘆薈細胞原生質體Ca2+釋放的影響。本文從電極管的清潔、拉制、硅烷化以及灌充等方面對鈣離子選擇性微電極的制備過程進行了系統研究，并對其相關性能進行了檢測，檢測結果表明，在鈣離子濃度為10-1~10-5 mol/L范圍內，所制備的鈣離子選擇性微電極的能斯特斜率為26 m V/dec，擬合曲線的R-Square值為0.99976，且響應時間均小于1 s。在此基礎上，對Zn O納米粒子作用下蘆薈細胞原生質體的鈣離子釋放過程進行了研究。所用的Zn O納米粒子采用溶膠-凝膠法制備，透射電鏡結果顯示，其形貌均勻，粒徑約在3~5 nm左右。蘆薈原生質體利用酶解法制得，外形近似球形且葉綠體分布均勻，活性檢測結果表明其存活率可達到90%以上。


利用超聲波散法將Zn O納米粒子分散于無鈣培養基中，制備成濃度分別為20、30、40和50 mg/L的Zn O納米粒子懸液。將經過無鈣培養基洗滌的等量蘆薈原生質體分別在上述Zn O懸液中進行培養，以未加Zn O納米粒子的無鈣培養基中培養的蘆薈原生質體作為對照組。用鈣離子選擇性微電極檢測懸液中的鈣離子濃度隨時間的變化，懸液中鈣離子的背景濃度低于10-5 mol/L。測量結果發現:在實驗初始階段，實驗組中培養基內Ca2+濃度明顯高于對照組，且隨著時間的推移，對照組和實驗組中Ca2+濃度均逐漸升高并最終達到幾近同一的飽和值，但是實驗組達到飽和值所用時間顯著小于對照組，表明Zn O納米粒子的加入可以明顯加快蘆薈細胞原生質體的鈣離子釋放速度。


在對不同濃度Zn O納米粒子的作用效果進行對比時發現，無論從Ca2+濃度差值的變化趨勢還是從實驗組達到飽和值所用時間方面來看，在20~40 mg/L濃度范圍內，Ca2+的流失速度隨著Zn O納米粒子濃度的增加而增大，表現出一定的濃度效應，但在濃度達到50 mg/L時，加速作用有所緩減，其原因可能與高濃度下Zn O納米粒子的自身團聚或對細胞的包覆作用有關。此外，實驗發現當Ca2+濃度達到飽和值時絕大多數原生質體形態依然完好，這說明Ca2+的流失并不是完全由原生質體的破裂死亡造成的。以上結果有助于從Ca2+代謝角度進一步理解Zn O納米粒子產生細胞毒性機制，對未來納米Zn O的安全應用具有重要意義。