纳米毒理学研究进展1课件.pptVIP

纳米毒理学研究进展  崔雅婷 前言 .概述 . 2 . 2. 总结目前的研究，主要实验结果和结论有：(1)活性氧导致蛋白质、DNA和生物膜损伤；(2)氧化应激反应，炎症；(3)线粒体功能干扰，包括内膜损伤，膜通透性改变，能量耗竭、凋亡、坏死；(4)炎性反应：组织炎性细胞浸润，纤维化，肉芽肿，动脉粥样斑块形成，C一反应蛋白表达增加；(5)网状内皮细胞摄取增加纳米材料在肝、脾、淋巴结等部位聚积，组织肿大或丧失功能；(6)蛋白变性降解，酶活性丧失，形成新生抗原，免疫耐受功能损害，自身免疫和抗原佐剂效应；(7)细胞核摄取导致DNA损伤，核蛋白凝集，抗原性改变：(8)中枢神经组织摄取纳米材料导致脑和周围神经系统损伤；(9)吞噬功能损伤，纤维化，肉芽肿，颗粒物堆积导致对病原体的清除能力下降；(10)内皮功能损害，凝血功能障碍；动脉粥样斑块形成，血栓形成；(11)改变细胞周期调节，细胞增殖改变，衰老效应；(12)DNA损伤，突变和癌变。但从总体而言，对纳米负面生物效应发表的研究数据还很有限，尚没有任何一类纳米材料的系统性研究数据，这方面的工作仍然需要较长时间的积累和发展，建立完善的研究体系。 part 3 (1) 在纳米颗粒的整体生物效应方面，目前己经取得了一些初步的研究结果发现在生理盐水溶液中尺寸小于100nm的磁性纳米颗粒，仅仅微克量级进入小鼠血管就能很快导致凝血现象以致堵塞血管，导致小鼠死亡。说明这种纳米颗粒进入生物体容易与心血管系统相互作用，可能有导致心血管疾病的潜在危险。进一步研究发现，对这种纳米颗粒表面进行化学修饰，可以极大地改变它的生物效应。一般的微米Cu粉，被认为是无毒的。但研究发现，纳米Cu粉对小鼠的脾、肾、胃均能造成严重伤害，而相同剂量的微米Cu却没有损害。但是，也不是所有的纳米颗粒都如此，比如，纳米ZnO与通常的微米ZnO的生物毒性，几乎没有差别。目前，大部分纳米材料的生物效应 以及它们和相应微米材料的差别等问题还没有进行研究。 (2)纳米颗粒在体内的吸收、分布、代谢和清除，各种纳米物质与生物靶器官相互作用的机理等，是另一个重要的研究方向。研究发现富勒烯在sD大鼠中，，90％~95％集于肝脏，48小时清除。然而，稍做表面修饰后的富勒烯，如：166Hox@C820Hx生物效应明显不同，显出生物分布较广，在肝、骨骼、脾、肾、肺的含量依次递减，其它组织分布极低。比如对Gd@C820H40的生物分布研究结果表明，其24小时后主要位于肝和脾，在肺和血液中衰减极快。水溶性富勒烯衍生物C61C02H2可以进入细胞，并达到不同的细胞器中。中国科学院高能物理研究所与北京大学合作研究还发现，分子量高达60万的水溶性多羟基单壁碳纳米管SWNToks能非常容易且迅速地在小鼠的各组织和脏器间穿梭，现有的知识还无法解释这种现象。 (3) 纳米颗粒与细胞的相互作用研究。纳米颗粒能够进入细胞并与细胞发生作用，主要是对跨膜过程和细胞分裂、增殖、凋亡等基本生命过程的影响和相关信号传导通路的调控，从而在细胞水平上产生的生物效应。研究发现，材料的拓扑结构和化学特性是决定细胞与其相互作用的重要因素。某些纳米拓扑结构会促进细胞的粘附、铺展和细胞骨架的形成，但是在某些情况下，纳米拓扑结构会对细胞骨架分布和张力纤维的取向产生负面影响。中国科学院高能物理研究所研究发现碳纳米管容易进入细胞，并影响细胞结构，在低剂量下(2．5ug／mk)，可以刺激肺巨噬细胞的吞噬能力，但在高剂量下(20ug／mk)，则严重降低肺巨噬细胞对外源性毒物的吞噬功能。在研究纳米氧化钛对人肝细胞(L02细胞株)的影响时，成都电子科技大学生命科学与技术学院庞小峰等人发现纳米氧化钛游离于细胞之间，阻碍了胞间通信，降低细胞的生长速度。另有研究发现，富勒醇能够吸收紫外辐照产生的自由基，保护细胞膜不被紫外辐照损伤，能明显提高细胞存活率。纳米材料与细胞的作用机理目前尚不清楚，需要更进一步的系统研究。 (4)纳米颗粒与生物大分子的相互作用研究。重点在纳米材料与生物分子，例如蛋白质、DNA的相互作用及其对生物分子结构和功能的影响等。在研究血浆蛋白分子在碳纳米管无纺膜表面的吸附行为中，中国医学科学院许海燕等人发现[ 1 ]纤维蛋白原分子有比较强的吸附作用，并且吸附上的纤维蛋白原分子的构型功能发生了某些改变。纳米结构物质与补体系统和免疫细胞的激活作用研究说明，纳米颗粒与蛋白质分子之间存在着较强的相互作用，使补体蛋白分子的酶活性发生改变。研究发现PAMAMdendrimers可通过静电作用与DNA形成稳定的复合物，且可保护与之复合的DNA分子免受限制性内切酶的降解，可以作为DNA运送的载体导入细胞，实行外源基因在生物体内的表达