光致发光碳纳米点与人类角膜上皮细胞及黑腹果蝇模型的生物相容性研究

为解决纳米材料在生物医学应用中的安全性问题，研究人员通过水热法合成蛋清源光致发光碳纳米点(PL-CNDs)，系统评估其对人类角膜上皮细胞(HCE)和黑腹果蝇(D. melanogaster)模型的毒性。结果表明，2 nm粒径的PL-CNDs在20-250 μg/mL浓度范围内展现优异生物相容性，可增强抗氧化防御机制且不诱导ROS升高，为纳米药物递送系统开发提供重要依据。

　　

在纳米医学快速发展的今天，光致发光碳纳米点(Photoluminescent Carbon Nanodots, PL-CNDs)因其独特的荧光特性、纳米尺寸和表面可修饰性，成为药物递送和生物成像领域的新星。然而，这些闪闪发光的纳米颗粒是否会对生物体造成潜在危害？特别是当它们与脆弱的眼部组织接触时，或是长期存在于生物体内时，其安全性仍存在争议。现有研究显示，不同前驱体和合成方法制备的PL-CNDs可能表现出截然不同的生物效应，有些甚至会在光照条件下产生活性氧(ROS)引发细胞损伤。更棘手的是，传统体外实验结果往往难以预测材料在复杂生命系统中的真实行为，而使用大型哺乳动物进行毒性评估又面临伦理和成本的双重压力。

针对这些关键问题，中国某研究机构的研究团队开展了一项创新性研究，他们选择人类角膜上皮细胞(Human Corneal Epithelial cells, HCE)和黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)这一经典遗传模型，系统评估了蛋清源PL-CNDs的生物安全性。相关成果发表在《Biochemical and Biophysical Research Communications》上，为纳米材料在眼科和神经系统药物递送中的应用扫清了安全障碍。

研究人员采用水热法合成PL-CNDs，通过紫外-可见光谱、荧光光谱、高分辨透射电镜(HR-TEM)和动态光散射等技术进行表征；使用MTT法、AO/EB染色和细胞形态学分析评估HCE细胞毒性；通过果蝇生存率、攀爬能力、抗氧化酶(SOD/CAT)活性和ROS水平检测进行体内安全性评价。

光学 spectroscopic 和表面 morphological 研究
合成的PL-CNDs在365 nm激发下发出420 nm的蓝色荧光，HR-TEM显示其呈晶格间距0.26 nm的球形结构，粒径约2 nm。Tauc图谱计算显示其具有~1.8 eV和~4.9 eV的双带隙特征，这种独特的电子结构可能是其低毒性的物质基础。

结论
研究表明，蛋清源PL-CNDs在20-250 μg/mL浓度范围内对HCE细胞无显著毒性，不会诱导细胞凋亡或形态改变。在果蝇模型中，口服PL-CNDs不仅未引起死亡率上升或运动功能障碍，反而剂量依赖性地增强超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性，提升总抗氧化能力。特别值得注意的是，在脑组织和胃肠道这类敏感区域也未检测到ROS水平升高。这些发现颠覆了人们对碳基纳米材料可能产生氧化应激的传统认知。

该研究的突破性意义在于：首次系统证实蛋清源PL-CNDs在眼表和神经系统的生物安全性，其独特的抗氧化增强效应为开发兼具治疗和防护功能的纳米药物提供了新思路。研究者特别指出，2 nm的超小尺寸和-10.43 mV的zeta电位可能是材料易于穿透生物屏障且不引发毒性反应的关键因素。未来，该团队计划在这些"安全使者"表面偶联治疗药物，进一步探索其在眼科和神经退行性疾病治疗中的应用潜力。