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人工纳米材料毒理学研究进展 1 国外研究现状 人类的纳米颗粒（mnms）由于其独特的物理性质而被广泛使用，其潜在的负面影响也引起了人们的广泛关注。自2000年以来，科学、自然、科学和技术等杂志先后发表了一篇关于纳米颗粒的生物效应、环境和健康影响的文章（服务，2000；2003；2004；gorm，2002；profelt，2004；nel等人，2006；gila，2004；布伦菲，2003；莫伦德，2006；西安托卡洛，2006；马其科奥罗等人，2003；guzman，2006）。2004年，中国也有243次以“纳米颗粒生物效应（纳米安全）”为主题的象山科学研讨会。2004年，该中心为“纳米颗粒生物效应（纳米安全）”（李杜等，2002；贾元宏等，2002；马明等，2003；王天成等，2004；2005年；2006年；2006年；2006年；2006年；2006年；2006年；2006年；2006年；2006年；2006年；2006年；张华等，2006；林志清等，2006）。 通过分析近几年来100多篇文献可以看出:目前国内外研究较多的MNMs主要有碳纳米材料、半导体量子点、纳米氧化物(二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氧化铝)和纳米铁的化合物等.研究表明MNMs可以通过呼吸系统、皮肤接触、注射或给药等途径进入人或动物体内(Colvin,2003;The Royal Society and the Royal Academy of Engineering,2004;Donaldson et al.,2004),可在体内积累、转移,从而对脑组织及肺组织产生伤害;目前MNMs毒理学研究范围已经从宏观动物个体或细菌发展到器官、组织、细胞、分子甚至基因水平.最常用的研究方法是MTT比色分析法,此外还有显微技术、荧光染料探针、细胞计数、生物标志表征和彗星电泳等技术.纳米材料的生物和生态效应研究涉及到很多方法(王娜等,2006a),为书写方便,特将主要研究方法的全称、缩写、原理等列表如下(表1). 2 mmns的生物效应 进入生物体的纳米粒子至少有3种方式与生物体发生作用并导致损伤:1)纳米粒子由有毒的成分组成,如带荧光的Cd Se和磁性的Co,这些纳米粒子一旦在生物体内分解就会对细胞产生作用;2)即使不考虑纳米粒子含有的有毒成分,粒子对细胞也具有普遍的负面影响.粒子可以被吸附到细胞膜上,也可被细胞吞噬,进而造成损伤;3)不同结构的粒子具有不同的生物作用,如碳纳米管和富勒烯,即使有相同组分的纳米粒子,经过修饰不同的基团后也会有不同的生物效应(Kirchner et al.,2005b). 目前,MNMs的生物效应及对生态环境的影响已有大量的研究报道,但由于实验条件不统一,所得的结果并不完全一致,有时甚至存在争议(Lam et al.,2004;Warheit et al.,2004).研究结果表明MNMs的毒性作用不仅与纳米材料的种类、制备方法、尺寸和表面结构有关,还与实验所用的动植物种属和喂养方法有关(Bermudez et al.,2004;Bosi et al.,2004).目前,MNMs毒性实验对象已经涉及到哺乳动物、水生生物、植物、细菌甚至人体等各个方面,而毒性效应产生的原因多归因于氧化胁迫或自由基的产生.氧化胁迫(或自由基)可造成脂质过氧化损伤并引起细胞膜的破损,进而引起细胞的凋亡或死亡(Xia et al.,2006).本文将分类介绍5种最常被研究的MNMs的生物和生态效应研究现状,介绍已有的研究方法和结果,并进一步讨论纳米材料生物效应可能的致毒机理. 2.1 具有更大的毒性 由于碳纳米材料具有一些特殊的性质,其应用越来越广泛,然而其低的溶解度和可能的高毒性使其应用受到一定的限制(Bosi et al.,2004).碳纳米材料主要包括富勒烯、纳米管(单壁碳纳米管和多壁碳纳米管)、纳米光纤等.碳纳米材料会对人体和动植物的健康产生影响,吸附了重金属或有机污染物的碳纳米材料在环境中迁移、转化后可能具有更大的毒性(Li et al.,2002;2003;Wang et al.,2005;Yang et al.,2006;Long et al.,2001;Peng et al.,2003;Lu et al.,2005;Cheng et al.,2004).不同几何构型的碳纳米材料所表现出的细胞毒性和生物活性也有所不同,其毒性顺序大致如下:SWCNTsMWCNTsQuartzC60,且C60和其衍生物的细胞毒性也有很大的差别(Jia et al.,2005;Sayes et al.,2004).研究表明,碳纳米材料的生物毒性可能源于氧化胁迫或自由基的产生.例如,研究表明在无细胞存在下C60的衍生物具有光致细胞毒性,可以产生一系列活性氧(O2-