[发明专利]一种纳米材料诱导DNA损伤的检测装置及快速检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料诱导DNA损伤的检测装置及快速检测方法，主要应用于纳米毒理学检测的技术领域之中。

背景技术

纳米材料由于具有比表面积大和表面缺陷产生的一系列新的不同于宏观物质的特性，目前已被广泛应用于涂料、染料、电子、医药、国防、服装、化妆品、日用品、生物医药、农业、航天航空等多个领域。根据美国Project on Emerging Nanotechnologies网站统计，截止2011年3月，全球有明确标注、与人类生产生活密切相关的纳米产品已达1317种，其中个人用品267种，化妆品和防晒霜176种，食品和饮品105种。这意味着，纳米材料在被广泛应用的同时，会不可避免地通过各种途径直接或间接地进入到环境介质(如水体、土壤、沉积物等)中，对生态系统和人类健康产生不可预知的影响。

DNA是细胞核遗传信息的重要载体。纳米材料造成DNA损伤可分为直接作用和间接作用：前者是纳米材料穿过细胞膜与核膜到达细胞核，直接与DNA或核蛋白作用造成损伤；后者则是纳米材料通过氧化压力、炎症反应或DNA修复异常等方式，间接造成DNA损伤。然而，即使同一组成的纳米材料也会因环境因素的不同而导致理化性质、赋存状态迥异，这使得其毒理学效应及机制研究存在诸多的不确定性。如何在纳米材料复杂体系中研究其转归和毒性效应是当前纳米材料生物安全性评价中迫切解决的关键科学问题之一。

发展一种能将与细胞共孵育的纳米材料按照粒径大小分开，纳米颗粒与其溶解析出的离子分开以及能将进入细胞和不能进入细胞的纳米材料分开的装置，可对阐明纳米材料诱导DNA损伤的机制提供关键性技术支撑。

目前，纳米材料诱导DNA损伤的检测方法主要包括：彗星实验、微核实验、Ames实验、末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记测定等。这些实验从不同方面反映了DNA损伤情况。其中，彗星实验又叫做单细胞凝胶电泳实验。细胞与琼脂糖混合，经裂解后电泳，受损伤的DNA或DNA片段泳动出细胞形成区段，经图像分析和计算机处理后能判断细胞DNA损伤情况。但是彗星实验一次只能分析一个样品，实现大样本统计较难，并且重复性较差，人为因素造成的误差较大。微核是指细胞有丝分裂后期出现在细胞质中的染色体片段或染色体单体。对一定数量的细胞进行微核数目统计，可以判断细胞DNA损伤程度。但是微核实验需要人工统计大样本细胞，费时费力，效率较低，而且微核实验对DNA损伤响应的灵敏度不高。Ames实验利用鼠伤寒沙门氏组氨酸营养缺陷型菌株，受诱变剂作用后大量细胞发生回复突变，可自行合成组氨酸，在平板上形成肉眼可见的菌落，对菌落数进行统计后，可以计算出突变率。虽然Ames实验简单、方便、体系成熟，但是实验工作量较大，并且细菌是原核生物，其结构和代谢方式与真核生物有一定的区别，诱变剂能诱导细菌DNA损伤，但可能在真核生物上却不能诱导DNA损伤。末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记方法也称TUNEL法，其原理是基因组DNA发生断裂时，3’-OH端可以在末端脱氧核苷酸转移酶介导下，加上荧光素标记的dUTP，受损伤的DNA通过荧光显微镜可直接观察。但是TUNEL法的不足在于，对于坏死的细胞TUNEL也呈阳性，降低了TUNEL法检测DNA损伤的特异性。更重要的是上述这些遗传毒性检测方法都是DNA发生严重损伤后才能探测，不能作为DNA损伤早期预警。因此，建立一种快速、方便、高灵敏性并且能探测早期DNA损伤的方法就显得尤其重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是提供一种纳米材料诱导DNA损伤的检测装置。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种纳米材料诱导DNA损伤的检测装置，包括具有多个腔室的细胞培养板，上述每个腔室均嵌套可透过细胞培养基并且选择性通透纳米材料的滤膜。

进一步地，上述腔室底部设置有硅硼酸盐玻片，上述硅硼酸盐玻片由胶原包被。

进一步地，上述滤膜为由聚碳酸酯材料构成的含有微孔的滤膜。

孔径大小有20nm、50nm、100nm、和200nm可供选择。

例如挑选孔径大小为50nm的滤膜嵌套在腔室内，把细胞均匀种在腔室底部硅硼酸盐玻片上，将纳米材料在培养基中分散后加到嵌套进腔室内的滤膜中。经滤膜过滤后，粒径小于50nm的材料才能通过滤膜与底层的细胞相互作用，粒径大于50nm的材料则被截留在滤膜上。

进一步地，上述滤膜为由阳离子交换膜材料构成的吸附金属阳离子的含有微孔的滤膜。