孙诗禹 沈阳科技学院

对碳纳米材料的细胞生物效应分析

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碳纳米材料具有独特的物理性质和结构，碳纳米材料在医药学领域的广泛应用，能够有效医疗的水平，对促进医药学的可持续发展，具有重要作用。本文在对碳纳米材料进行简单介绍的基础上，从富勒烯纳米颗粒跨膜进入细胞和富勒烯纳米颗粒在细胞内的分布和定位两方面论述了碳纳米材料的细胞生物效应，以期为相关人士提供借鉴和参考。

富勒烯纳米颗粒 细胞膜 生物效应

随着社会经济的不断发展和社会生产力的进一步提升，碳纳米材料被广泛应用在社会生活的各个领域，尤其在医药学领域的应用成效最为显著。与普通材料相比，碳纳米材料具有小尺寸、高反应活性的特点，同时还具有超强的吸附能力，将碳纳米材料应用于医疗行业，能够有效增强医疗的能力和水平。因此，探究碳纳米材料的细胞生物效应，具有十分重要的现实意义。

1 碳纳米材料简介

碳纳米材料主要包含富勒烯纳米颗粒、碳纳米管、金属富勒烯以及其他的衍生物。其中富勒烯主要由碳原子组成，金属富勒烯是在碳原子基础上形成的新纳米材料。碳纳米材料具有不溶于水的特性，因此，对其水溶性的研究一直是科学界的热门研究话题。碳纳米材料的细胞具有一定程度的毒性，能够造成生物的脂质过氧化。但同时，碳纳米材料具有抗癌性能，通过清除生物体内的自由基，实现对其神经中枢形成保护作用，从而治疗帕金森综合症等病症。碳纳米材料的特性是在体内细胞的交互作用下形成的，要想探究碳纳米材料细胞的生物效应，就必须研究碳纳米材料进入生物细胞的方式，并明确碳纳米颗粒在生物细胞中的分布和定位。

2 碳纳米材料的生物学效应

2.1 富勒烯纳米颗粒跨膜进入细胞

通常情况下，富勒烯纳米颗粒不具备水较强的溶解性，只能在特定的环境中产生微小的溶解度，并且很难溶于水。由于富勒烯纳米颗粒具有不溶于水的特性，使其很难与生物细胞进行作用，因而，对碳纳米材料的研究也受到一定程度上的限制，对碳纳米材料在医学领域的有效应用形成阻碍。近年来，随着对富勒烯纳米颗粒衍生物水溶性的不断发掘，并取得初步成效，有效拓宽了富勒烯的研究范围，对氨基、多肽衍生物的研究进程也显著加快。富勒烯纳米颗粒以团聚的形式存在水溶液中，且生物细胞会受富勒烯纳米颗粒形态和大小的影响而与其发生相互作用。

富勒烯纳米颗粒利用碳原子的扩散作用实现与生物细胞的结合。研究发现，富勒烯纳米颗粒衍生物能够迅速穿越磷脂膜，表明水分子与富勒烯纳米颗粒衍生物存在相互作用。同时，碳纳米颗粒与生物细胞进行相互作用，实现了其衍生物与生物体内DNA的有机结合，结合形成的团聚体能够被生物细胞胞吞，且释放一定数量的DNA分子，使其能够进入生物细胞的细胞核，利用纳米细胞的这一特性，能够为抗癌药品的研制提供一定的理论依据。

2.2 富勒烯纳米颗粒在细胞内的分布和定位

碳纳米材料研究学者经过试验，合成了碳纳米材料的衍生物，通过在小白鼠体内注射的方式，研究了碳纳米衍生物在生物体内的代谢和分布，实验结果显示，碳纳米颗粒的衍生物迅速分布到小白鼠体内的各个部位，尤其以肝脏器官聚集数量最多。研究结果表明了富勒烯纳米颗粒的水溶性衍生物，能够迅速通过血管壁，并通过肝脏进行排泄。同时，学者还通过实验的方式研究了富勒烯纳米颗粒衍生物在肝癌荷瘤鼠体内的分布情况，实验结果表明，在给药结束后的24小时，富勒烯纳米颗粒衍生物在生物内肝脏、骨骼、肾等部位的分布呈现依次递减的趋势。富勒烯纳米颗粒衍生物在生物细胞内定位在线粒体，能够实现对生物细胞内自由基的清除，有效增强了生物细胞的抗氧化能力。

然而，由于科学研究手段的限制，对于不同富勒烯纳米颗粒衍生物在细胞内的分布情况和定位有所不同的原因，科学界尚未得出统一定论。部分学者认为，与碳纳米分子进入生物细胞的方式有关，另一部分学者认为，碳纳米颗粒的大小才是影响细胞生物效应的关键。还有少量专家认为，富勒烯纳米颗粒在生物细胞内的分布规律导致了细胞生物效应的不同。笔者认为，对碳纳米材料的细胞生物性研究是实现对纳米材料有效应用的关键。要探究碳纳米材料的细胞生物效应，应重点探究富勒烯纳米颗粒与细胞的相互作用，同时还用注重对富勒烯纳米颗粒在细胞内引起的生物反应的研究。

通过以上研究发现，在分析碳纳米材料的细胞生物效应过程中，通过探究富勒烯纳米颗粒进入生物细胞的方式，能够有效拓宽碳纳米材料的研究范围。在此基础上，通过实验的方式，分析富勒烯纳米颗粒在生物细胞内的分布和定位，能够促进对碳纳米材料抗氧化能力的有效应用。因此，在分析碳纳米材料的细胞生物效应过程中，可以应用上述方法。

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