纳米银杀虫剂的作用机理和安全性研究进展

纳米材料作为新世纪重要工具在不同领域发挥着重要作用。由于传统化学杀虫剂的高毒性,找寻新型替代物成了控制害虫的重要工作。目前,基于自然资源的新型杀虫剂已有广泛的研究报道,其中纳米材料杀虫剂最近引起了高度的关注。现有研究关注不同属性纳米材料对节肢动物和媒介生物的毒性效应,包括纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米银和氧化石墨烯纳米粒子等等,以纳米银研究最为广泛。本文综述了现阶段纳米银作为潜在杀虫剂对昆虫的一般毒性和毒性机制。潜在毒性机制主要包括纳米银诱导的氧化应激,影响了氧化酶和解毒酶,导致细胞死亡和组织损伤;以及纳米银破坏蛋白质紊乱,降低了乙酰胆碱酯酶活性,减少蛋白质合成和促性腺激素释放,导致发育损害和生殖障碍等。并且分析了毒作用影响因素,强调了安全性评价的重要性。在探讨纳米杀虫剂潜在杀虫作用的同时,非靶标生物(益虫、鱼类、水生植物等等)的安全性评价不可忽视。基于现有研究,特殊纳米属性(大小、电荷、表面化学等)对杀虫效率的提升是否有影响还有待阐明,以及各种潜在的毒作用机制还不明确,未来仍需开展相关领域的研究。     

基于亚细胞损伤的纳米材料毒性研究进展

纳米材料具有独特的理化、光学、电学及抗菌特性，在生物医药领域具有潜在应用价值。随着纳米材料的广泛应用，其生物安全性引起了研究者们的关注。文章从纳米材料的特性出发，阐述了纳米材料在亚细胞水平上对细胞核、线粒体、内质网和溶酶体等细胞器的毒性作用研究进展，并对可能影响纳米材料亚细胞毒性的主要因素进行了归纳和讨论，对深入认识纳米材料毒效应和进一步开展纳米材料毒性研究提供参考。     

不同磁性纳米材料对血管内皮细胞作用的对比研究

目的研究3种不同磁性纳米颗粒对体外培养的血管内皮细胞中活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平和细胞间连接的影响,探讨二者之间的关联性。方法将原代人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)随机分为对照组和不同磁性纳米颗粒暴露组。利用动态光散射(dynamic light scattering,DLS)对纳米颗粒的粒径和电势进行表征;采用细胞计数试剂盒(cell counting Kit-8,CCK-8)法测定细胞活性;通过二氯二氢荧光素-乙酰乙酸酯(2',7'-dichlorofluorescin diacetate,DCFH-DA)荧光探针标记和流式细胞术检测细胞中ROS水平;利用普鲁士蓝染色和透射电镜方法观察内皮细胞对磁性纳米颗粒的摄取。对细胞表面血管内皮钙黏蛋白(vascular endothelial cadherin,VE-cadherin)进行免疫荧光标记,在激光共聚焦显微镜下观察细胞间连接,并通过Western blot检测VE-cadherin表达水平。结果磁性纳米颗粒能诱导内皮细胞内ROS水平上升,降低VE-cadherin表达水平,细胞间缝隙增大。抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸处理可使ROS水平下降并减少细胞缝隙。由于组分、表面修饰、尺寸等因素不同,磁性纳米颗粒对内皮细胞活性、ROS水平及VE-cadherin产生不同程度的影响。结论不同磁性纳米颗粒对内皮细胞活性氧和细胞间连接的影响不同;在实验所采用的低剂量暴露下可影响内皮细胞连接的完整性。     

超声联合微泡作用下即时产生非酶化一氧化氮的实验

背景:一氧化氮是体内重要的气体信号分子,近年来研究发现一氧化氮可以在无一氧化氮合成酶存在的条件下合成,即非酶化一氧化氮合成,而非酶化途径合成一氧化氮,可能是许多生物学效应的机制之一.目的:观察超声联合微泡是否可以实现或者增效一氧化氮非酶途径的产生.方法:将L-精氨酸和H2O2按照1:1,10:1,10:0.1,1:10的比例混合,应用频率为1 MHz,输出功率为0.5,1.0,1.5 W/cm2的超声分别持续辐射60 s,论证最优的L-精氨酸和H2O2的浓度比例以及最适的超声输出功率.确定最适浓度比和超声输出功率后,实验设立4组,分别进行超声联合微泡、单纯超声、微泡进行干预,空白对照组不进行干预,比较各组一氧化氮生成量.结果与结论:体外试验中,L-精氨酸和H2O2的浓度比例以10:1为最佳,选择1.5 W/cm2声强作为超声最优值.以此最适浓度比和超声输出功率干预,超声联合微泡组的一氧化氮生成量多于超声组(P < 0.01);超声组一氧化氮生成量优于空白对照组(P < 0.01);而微泡组的一氧化氮生成量与空白对照组没有差异.结果表明超声联合微泡可以增效一氧化氮的非酶合成.     

二巯基丁二酸修饰的Fe3O4纳米颗粒对人血管内皮细胞的作用研究

目的研究二巯基丁二酸修饰的Fe3O4纳米颗粒(dimercaptosuccinic acid-magnetite nanoparticles,DMSA-Fe3O4)对人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)功能的影响。方法利用动态光散射法表征DMSA-Fe3O4的粒径及表面电荷;采用普鲁士蓝染色、邻二氮菲铁定量和透射电镜观察方法研究HUVECs对DMSA-Fe3O4的摄取规律;利用细胞计数试剂盒(Cell Counting Kit-8,CCK-8)检测DMSA-Fe3O4对内皮细胞活性的影响;通过酶联免疫吸附试剂盒测定DMSA-Fe3O4对内皮细胞血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)分泌量的影响。结果HUVECs能够大量吞噬DMSA-Fe3O4,其吞噬量具有孵育时间和剂量依赖性;短时间内所测剂量范围DMSA-Fe3O4对细胞活性无显著影响,但长时间高剂量条件使细胞活性明显降低。此外,在高剂量DMSA-Fe3O4暴露下(200μg/mL),内皮细胞分泌VEGF的量约为对照组的3倍。结论DMSA-Fe3O4易于被HUVECs吞噬;高浓度DMSA-Fe3O4与HUVECs长时间培养使细胞活性降低,并刺激内皮细胞分泌VEGF。     

纳米银对人肺癌和肝癌细胞毒性的差异

目的:研究纳米银对人肺癌(A549)和人肝癌(HepG2)细胞系增殖和凋亡的影响,并探讨纳米银对两种细胞系毒效应的差异及其机制。方法:用20、40、80、160、320、640 μg/mL的纳米银分别染毒A549和HepG2细胞,染毒时长均为24和48 h,以细胞培养液为对照,采用MTT法检测各组细胞的存活率;谷胱甘肽(GSH)和超氧化物歧化酶(SOD)试剂盒检测细胞内GSH含量和SOD活力。除上述各染毒组,两种细胞均另设置N-乙酰半胱氨酸(NAC)预处理后160 μg/mL纳米银染毒组,采用流式细胞术检测各组细胞凋亡率。结果:与对照组比较,染毒24和48 h后, ≥40 μg/mL剂量组A549细胞和所有剂量组HepG2细胞存活率均降低(P<0.05或P<0.01);与相同染毒条件下的A549细胞比较,40~640 μg/mL剂量组HepG2细胞的存活率较高(P<0.05或P<0.01)。SOD活力和GSH含量检测发现,纳米银染毒A549细胞24 h后,40 μg/mL剂量组SOD活力与对照组比较显著降低(P<0.05),而GSH含量上升(P<0.05);染毒48 h后,SOD活力和GSH含量在40~160 μg/mL剂量组下降,其中80 μg/mL剂量组GSH含量与对照组间的差异显著(P<0.05)。纳米银染毒HepG2细胞24、48 h后,SOD活力和GSH含量都表现为上升,其中40、80 μg/mL组SOD活力和20 μg/mL组GSH含量与对照组间的差异显著(P<0.05)。细胞凋亡率检测发现,染毒24 h时,各剂量组A549细胞凋亡率与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05),而各剂量组HepG2细胞凋亡率均显著增加(P<0.05或P<0.01);染毒48 h时, ≥40 μg/mL剂量组A549细胞和160 μg/mL剂量组HepG2细胞凋亡率均高于对照组(P<0.05或P<0.01)。使用NAC预处理细胞后,160 μg/mL剂量组两种细胞系凋亡率均显著下降(P<0.01)。结论:纳米银可以引起A549和HepG2细胞表现不同程度的增殖抑制和凋亡,而细胞内不同的SOD和GSH改变可能是纳米银引起两种细胞系不同毒作用的原因之一。     

两种量子点标记用于抗核抗体检测的对比研究与评价

目的对比研究两种不同粒径量子点(QDs)标记抗体在抗核抗体(ANA)检测中的成像效果,评价其在临床样本检测中的应用价值。方法 Hep-2细胞为抗原片,分别以QD655和QD605标记第二抗体(二抗),用间接免疫荧光分析(IIFA)检测114例自身免疫病患者和30例健康对照者血清ANA,以异硫氰酸荧光素(FITC)标记的二抗为对照。单特异性ANA用免疫印迹法(IBT)确认。比较和评价各法应用效果。结果经对114例患者血清研究发现,两种QD标记二抗均可见与FITC标记二抗检测ANA结果相同或类似的荧光模式,但ANA滴度略显不同,对核颗粒型与胞浆颗粒型ANA测定灵敏度以QD655为最高,QD605次之,FITC标记二抗相对较弱。而对核均质型、核仁型与核着丝点型ANA测定灵敏度高低依次为FITC、QD655和QD605标记二抗。相关分析结果显示,两种QD与FITC标记物检测ANA滴度结果均呈高度正相关,r值分别为0.834、0.832(P均<0.01)。两种QD标记二抗对核颗粒型、胞浆颗粒型荧光模式与FITC标记二抗检测结果阳性符合率均为100%;而核均质型与核仁型检测,阳性结果符合率为80.6%～84.4%。30例用FITC标记二抗检测ANA阴性血清中,两种QD标记二抗检测均见1例ANA阳性。两种QD与FITC标记物检测ANA总符合率均超过90.0%,有高度的一致性(Kappa值均>0.75)。结论 QD655和QD605标记二抗用于ANA检测总体结果稳定、灵敏、可行;QDs粒径越大其标记二抗测定ANA灵敏度越高,但对某些低滴度免疫荧光核型(包括核均质型、核仁型与核着丝点型)ANA有漏检可能。     

大鼠气管内注入纳米二氧化钛后的血浆代谢组学研究

目的 运用一维磁共振氢谱(1H MR)结合模式识别的代谢组学技术探讨大鼠气管内注入纳米二氧化钛(nano-TiO2)的毒效应,并寻找毒效应的靶器官及生物标志物.方法 将24只SD大鼠按数字表法随机分为4组,分别为高剂量组(40.0 mg/kg nano-TiO2)、中剂量组(4.0 mg/kg nano-riO2)、低剂量组(0.4 mg/kg nano-TiO2)和对照组(生理盐水),每组各6只大鼠.按0.1 ml/100 g采用非暴露式气管内注入方式,染毒1次.观察1周后,进行血浆1H MR检测,并对代谢图谱进行主成分分析(PCA).同时摘取心、肺、肝、肾等器官作组织病理学检查.结果 血浆代谢组学分析表明:高剂量组乳酸相对含量[(37.86±2.58)×10-3]、柠檬酸相对含量[(2.21±0.45)×10-3]、胆碱相对含量[(7.74±0.76)×10-3]和肌酸相对含量[(4.17 d-1.15)×10-3]低于对照组[(52.07±5.12)×10-3、(3.01±0.21)×10-3、(9.28±0.78)×10-3、(8.59±2.64)×10-3](t值分别为-6.024、-3.177、-3.374、-4.215,P值均<0.05);而葡萄糖相对含量[(19.41±1.72)×10-3]高于对照组[(14.45±2.45)×10-3](t=2.802,P<0.05);中剂量组乳酸相对含量[(44.39±5.09)×10-3]和肌酸相对含量[(3.67±0.76)×10-3]低于对照组[(52.07±5.12)×10-3、(8.59±2.64)×10-3](t值分别为-3.254、-4.694,P值均<0.05);低剂量组丙酮酸相对含量[(3.84±0.70)×10-3]高于对照组[(3.13×±0.46)×10-3](t=2.787,P<0.05),胆碱相对含量[(8.10±0.72)×10-3]低于对照组[(9.28±0.78)×10-3](t=-2.602,P<0.05).各剂最组大鼠各个组织脏器均未见明显的病理变化.结论 大鼠肺脏、肝脏、肾脏和心脏是nano-TiO2气管注入染毒的靶器官;乳酸、丙酮酸、匍萄糖、柠檬酸、胆碱和肌酸可作为寻找nano-TiO2致机体毒作用靶器官的参考生物标志物.     

纳米粒子应用于电化学癌症早期检测技术的研究进展

利用纳米电化学传感技术进行癌症的早期检测是将来生物医学领域的一个重要发展方向.简要介绍了肿瘤早期检测用标志物的概念和电化学检测这些标志物的原理,对纳米粒子应用于电化学癌症早期检测技术的研究进展进行了详细的评述,最后对该领域的应用前景进行了展望.     

透皮给药研究的新进展

透皮给药安全可控，是无创给药的新途径，有着广阔的市场前景。现有的透皮药物限于小分子和低浓度，角质层屏障使大多数药物难以通过或难以达到有效浓度和有效速率。透皮给药的关键在于促进药物渗透，使药物透皮吸收进毛细血管。促渗手段有：使用化学促渗剂；对药物进行化学修饰制成前体药物；使用物理方法；将药物载入载体。这些方法的原理大致分为三种：改变角质层结构；外力驱动药物；将药物进行修饰或包裹。简要地介绍了增强药物透皮的物理方法和载体方法研究的新进展。