纳米材料的生物毒性..pptVIP

“ ” “ ” 王蒙，生物医学工程 2014.11.27 … … 应用广泛，对其的毒理研究意义重大 PM2.5 NM2.5 C60 对细胞、微生物、水生生物、陆生动物等具有毒性效应, 但也有相反的研究结果。 C60 能进入人类巨噬细胞的细胞质、溶酶体和细胞核 ; 分子动态模拟研究表明, 液体中 C60 极易与 DNA 中的核苷稳定结合并使 DNA 变性而可能丧失功能 ; C60 粉体本身一般不具有抑菌作用, 但其稳定悬浮液(一般以团聚体 nC60 形式存在)会产生毒性效应 。 很多研究者认为, C60 的毒性在于其能产生 ROS 而损伤机体组织, 尤其是 C60 具有脂溶性, 容易与生物体的脂 肪组分结合, 导致脂质过氧化, 增加细胞膜的通透性 但也有研究指出, C60 并未产生 ROS, 其本身可以充当一种氧化剂对有机体产生氧化压力并造成损伤, 如蛋白质氧化、细胞膜通透性和细胞呼吸变化等 MWCNTs能显著抑制人类肿瘤细胞的分裂生长，但其毒性性质远低于碳纳米纤维和炭黑 MWCNTs能够进入水生单细胞真核动物贻贝棘尾虫的线粒体，损害细胞膜、线粒体、细胞核 SWCNTs和MWCNTs均能对巨噬细胞产生毒性效应，抑制其噬菌作用，并诱导其凋亡： 暴露于5 μg/mL SWCNTs的巨噬细胞出现皱折，5μg/mL MWCNTs的细胞核变性、核基质减少；剂量升高到20 μg/mL时，SWCNTs组巨噬细胞肿胀，并出现空泡和吞噬小体；MWCNTs组染色质浓缩, 出现月牙样边集, 细胞浆中出现空泡, 等细胞凋亡的症状 用射线探测技术：羟基化单壁碳纳米管(直径约1.4 nm，长约400 nm) 的外表面标记1个125I原子, 导入小鼠体内，发现表观分子量高达60万的SWCNTs可以在小鼠的不同器官之间自由穿梭，通过尿液排泄，而60 万分子量的常规物质是不可能出现如此奇特的现象，11d后仍有30%蓄积在体内 0.1mg碳纳米管的悬浮液，通过支气管注入大鼠和小鼠肺部. 90d后仍停留在肺部，并引起多中心肉芽肿的生成，对照组的碳黑颗粒只引起了小鼠肺部轻微的炎症 不同的暴露途径对羟基化单壁碳纳米管在小鼠体内分布的影 有学者认为，CNTS的毒性来自其产生的ROS，但缺乏直接的证据 Koyama等认为CNTs的毒性主要来自其所含的杂质，包括不定形碳和金属催化剂等 Muller等认为CNTs的表面结构缺陷是其具有急性毒性和基因毒性的主要原因 金属及氧化物纳米材料一般都具有细胞毒性，毒性大小决定于纳米材料的浓度、形状、表面电荷性质等 将纳米材料分为轻微溶解和不溶解两类，指出可溶性纳米材料的毒性主要是由于溶解产生的金属离子，而不溶性纳米材料的细胞毒性则可能是由于产生ROS。 研究金属及氧化物纳米材料的生物毒性机理时，受试生物的选择非常重要，若受试生物对溶解出的金属离子非常敏感，纳米材料本身毒性往往会被其所产生的金属离子的毒性掩盖 纳米TiO2在涂料、抗老化、污水净化、化妆品、抗静电等方面存在广泛应用 超细TiO2(30 nm, 用量2 mg)、大鼠、氧化应激： 肺泡巨噬细胞的数量增加，诱导了抗氧化酶的生成；酶活性升高并没有阻止脂质过氧化和过氧化氢的生成，却未能消除TiO2纳米颗粒产生的毒副作用 用支气管吸入法或支气管注入法研究发现纳米尺度的TiO2颗粒均比微米尺度的TiO2颗粒对肺部的损伤程度大 TiO2纳米物质的生物效应与尺寸效应有关： 1. 大鼠肺泡巨噬细胞对相同质量、不同尺寸的TiO2(20 和250 nm)粉末的清除：250 nm 的TiO2的清除半减期为177 d; 20 nm 的TiO2的清除半减期为541 d。尺寸越小，越难以被巨噬细胞清除 2.不同尺寸的TiO2(29和250 nm)颗粒对巨噬细胞株(J774.2 MF)吞噬能力的影响：29 nm比250 nm的TiO2颗粒对巨噬细胞的吞噬能力降低更明显 3.不同尺寸的TiO2(20和200 nm)颗粒对原代大鼠胚胎成纤维细胞的影响：20 nm颗粒处理后微核数目显著升高, 引起凋亡. 而200 nm颗粒并未引起细胞内微核数目的变化 1、磁性纳米颗粒：在小鼠的血管内会逐渐变大，将血管堵塞，最后导致小鼠死亡 2、超细铁粉：铁在环境中广泛存在, 并且是大气颗粒物中主要成分。 计量效应：大鼠、57和90μg/m3的超细铁粉颗粒物(72 nm, 3 d)，57μg/m3的无明显效应, 90μg/m3的铁粉颗粒引起了轻微的呼吸道反应。实验中的浓度(90μg/m3)还远远低于可允许暴露的铁粉最高浓度(15μg/m3), 大鼠肺部铁粉