谷胱甘肽包被的 AgIn5Se8@ZnS 纳米晶对黑腹果蝇毒性和遗传毒性的评价

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Chemosphere

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  为探究无镉量子点(QDs)的毒性与健康风险,研究人员以黑腹果蝇幼虫为模型,用含不同浓度 AISe@ZnS QDs 饲料喂养,评估毒性、氧化应激及遗传毒性。结果显示无相关毒性,为其生物医学应用提供了安全性依据。

  在生物医学领域,量子点(QDs)作为传统荧光材料的革新者,凭借独特的光学特性,在成像、肿瘤追踪、光动力治疗等领域展现出巨大潜力。然而,早期含镉(如 CdSe、CdTe)的量子点因毒性显著,临床转化受阻。近年来,无重金属的三元 I-III-VI 族量子点(如 AgInS2、AgInSe2)成为研究热点,但其体内毒性和遗传风险仍不明确,尤其是缺乏深入的活体模型研究。在此背景下,巴西研究人员开展了 AgIn5Se8@ZnS(AISe@ZnS)量子点的安全性评估,相关成果发表在《Chemosphere》,为该类材料的生物医学应用奠定关键基础。
研究人员采用绿色水相电合成法制备了谷胱甘肽(GSH)包被的 AISe@ZnS 量子点。主要技术方法包括:通过计时电位法电还原硒单质(Se0)生成氢硒化物离子(NaHSe),进而与银(Ag+)、铟(In3+)离子反应合成 AISe 核,再包覆硫化锌(ZnS)壳层,最终以 GSH 稳定量子点。以黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)三龄幼虫为模型,通过喂食含 10、50、150、300 μg/mL AISe@ZnS 量子点的饲料,评估其毒性、氧化应激及遗传毒性。

毒性评估


通过存活率、负趋地性(运动能力)和表型分析发现,各浓度处理组幼虫均未出现显著毒性效应。存活率与对照组无差异,运动行为正常,且体表形态、器官结构均未观察到异常,表明 AISe@ZnS 量子点在实验浓度下对果蝇幼虫无明显生理毒性。

氧化应激检测


检测指标包括脂质过氧化产物丙二醛(MDA)、总巯基(PSH)、非总巯基(NPSH)蛋白含量及游离铁(Fe2+)水平。结果显示,不同浓度量子点处理后,幼虫体内氧化应激相关参数均未发生显著变化,说明 AISe@ZnS 量子点未诱导氧化损伤,其表面包覆的 ZnS 和 GSH 可能有效抑制了活性氧(ROS)的产生或清除了自由基。

遗传毒性分析


利用彗星实验(Comet assay,单细胞凝胶电泳)评估 DNA 损伤,结果显示各处理组幼虫细胞均未出现明显的 DNA 断裂或损伤迹象,彗星尾部 DNA 含量与对照组无统计学差异,表明 AISe@ZnS 量子点在体内未引起原发性 DNA 损伤,遗传毒性极低。

研究表明,通过绿色电合成法制备的 AISe@ZnS 量子点呈球形,粒径约 3.04 nm,具有良好的水溶性和生物相容性。在黑腹果蝇模型中,该量子点在高达 300 μg/mL 浓度下未表现出急性毒性、氧化应激或遗传毒性。这一结果为无镉量子点的生物安全性提供了重要的活体实验证据,支持其在生物成像、疾病诊断等 biomedical 领域的进一步开发。

值得注意的是,尽管本研究通过模式生物验证了 AISe@ZnS 量子点的安全性,但其长期毒性、生物蓄积性及更高等动物中的适用性仍需深入研究。未来需结合哺乳动物模型,进一步探索其作用机制及临床转化潜力。该研究不仅拓展了无重金属量子点的应用前景,也为纳米材料的毒性评估提供了新的模型参考,对推动绿色纳米技术与精准医学的交叉融合具有重要意义。

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