纳米二氧化硅细胞毒性影响因素研究进展

纳米二氧化硅由于其独特的理化性质已广泛应用于药物载体、肿瘤治疗、分子成像等众多领域.对于纳米二氧化硅的安全效应已渐渐成为毒理学研究的热点,特别是对于纳米二氧化硅细胞毒性的研究.细胞是人体结构和功能的基本单位,细胞毒性影响因素的研究将为制定人群暴露剂量提供依据.该文综合国内外现有文献,从纳米二氧化硅的理化性质、细胞暴露条件、靶细胞的差异、测试技术对细胞毒性的影响因素逐一进行了综述.通过控制纳米二氧化硅细胞毒性的影响因素,可以降低其毒性,对真正实现广泛应用有很重要的指导意义.     

纳米二氧化硅的系统毒性及机制

纳米二氧化硅以其独特的理化性质广泛应用于航空、航天、军事、食品、医学等诸多领域,与人类的接触机会日益增加。纳米二氧化硅对人体毒性及机制研究已成为当下研究热点。本文综合国内外最新研究成果,从人类纳米二氧化硅暴露环境、进入途径,对呼吸、心血管、生殖、神经、肾脏等多系统毒性,以及氧化应激、炎症反应、DNA损伤、细胞器的功能障碍、自噬、凋亡、表观遗传学改变机制等方面进行阐述。     

纳米二氧化硅与重金属联合毒性研究进展

伴随着纳米材料技术的蓬勃发展,纳米二氧化硅广泛应用于工业及医疗领域,在产品生产、使用和处置过程中,纳米颗粒可释放进入环境,引起潜在的生态和生物安全威胁。广泛存在于空气、土壤和水中的重金属可能与释放进入环境的纳米二氧化硅相互作用,其联合毒性特别是对机体的影响值得关注。本文综述了国内外关于纳米二氧化硅与重金属之间相互作用的研究进展,重点阐述其与镉、铜、铅之间的联合毒性并提出未来研究的方向。     

不同粒径纳米和微米二氧化硅对雄性大鼠生殖毒性的实验研究

目的探讨不同粒径纳米二氧化硅与微米二氧化硅对雄性大鼠的生殖毒性效应。方法将104只健康SPF级雄性SD大鼠随机分为13组,分别为对照(生理盐水)组和低(1.5 mg/kg)、中(4.5 mg/kg)、高剂量(13.5 mg/kg)20、60、100 nm纳米二氧化硅及微米二氧化硅染毒组,每组8只。采用非暴露气管插管直接滴注法进行染毒,隔日染毒1次,共染毒6周。检测大鼠睾丸内睾酮(T)含量及附睾精子数量、精子存活率和精子畸形率。结果与对照组比较,各剂量20、60 nm纳米二氧化硅染毒组及4.5、13.5 mg/kg的100 nm纳米二氧化硅染毒组大鼠T分泌量均降低(P0.05),13.5 mg/kg的20 nm纳米二氧化硅染毒组大鼠T分泌量低于相同浓度的100 nm纳米二氧化硅染毒组(P0.05),各剂量微米二氧化硅染毒大鼠睾丸T分泌量无明显变化(P0.05);4.5、13.5 mg/kg的20 nm纳米二氧化硅染毒组和13.5 mg/kg的60、100 nm纳米二氧化硅及13.5 mg/kg的微米二氧化硅染毒组大鼠的精子数、精子存活率均降低(P0.05),4.5、13.5 mg/kg的20、60、100 nm纳米二氧化硅染毒组大鼠的精子畸形率升高(P0.05),各剂量微米二氧化硅染毒大鼠精子畸形率无明显变化(P0.05)。结论纳米二氧化硅及微米二氧化硅均对雄性大鼠具有生殖毒性,且纳米二氧化硅的生殖毒性效应明显强于微米二氧化硅;纳米二氧化硅的粒径越小,生殖毒性效应愈强。     

纳米二氧化硅毒性机制研究

随着纳米技术在世界范围内的迅速发展,纳米颗粒在生产生活中运用越来越普遍,其中纳米二氧化硅材料广泛运用于生物医学领域,特殊的理化特性导致其对机体的毒理作用也与常规材料不尽相同.国内外研究显示纳米二氧化硅对机体的毒作用机制主要有氧化损伤及炎症反应、影响细胞凋亡改变细胞周期、细胞膜毒性以及DNA损伤几个方面,本文将从以上几个...     

纳米二氧化硅和纳米氧化锌颗粒对人肝癌细胞的毒性作用

目的探讨纳米二氧化硅和纳米ZnO颗粒对人肝癌(HepG2)细胞毒性的影响。方法将处于对数生长期的细胞分别暴露于含终浓度分别为0(对照)~200μg/ml纳米二氧化硅、纳米ZnO颗粒的无血清培养基中培养24 h。检测细胞活性及细胞膜的完整性。结果与对照组比较,各浓度纳米二氧化硅及25~200μg/ml纳米ZnO染毒组HepG2细胞的存活率均较低,差异有统计学意义(P0.05);且随着染毒浓度的升高,纳米二氧化硅和纳米ZnO染毒HepG2细胞的存活率均呈下降趋势。与相同浓度纳米二氧化硅相比,50~200μg/ml纳米ZnO染毒组HepG2细胞的存活率均较高,差异有统计学意义(P0.05)。与对照组比较,各浓度纳米二氧化硅及纳米ZnO染毒组HepG2细胞上清液中LDH的活力均较高,差异有统计学意义(P0.05);且随着纳米二氧化硅和纳米ZnO染毒浓度的升高,HepG2细胞上清液中LDH的活力均呈上升趋势。与相同浓度纳米二氧化硅相比,各浓度纳米ZnO染毒组HepG2细胞上清液中LDH的活力均较低,差异有统计学意义(P0.05)。结论两种纳米颗粒均可对HepG2细胞产生毒性作用,且纳米二氧化硅比纳米ZnO颗粒的细胞毒性作用更强。     

纳米和微米级二氧化硅对表皮葡萄球菌的影响

目的探究可吸入纳米细颗粒物对人体表面正常菌群的生物活性效应。方法将表皮葡萄球菌悬液分别加入含终浓度为0(对照)~400μg/ml微米和纳米二氧化硅的培养基培养4、24和48 h。测定表皮葡萄球菌的存活率、形态、膜通透性变化,同时对作用前、后的微米和纳米二氧化硅进行红外光谱分析。结果在50~400μg/ml二氧化硅暴露范围内,微米和纳米二氧化硅暴露表皮葡萄球菌的存活率均呈下降趋势,与对照组比较,纳米二氧化硅暴露组细菌存活率降低有统计学意义(P0.05);微米二氧化硅对表皮葡萄球菌存活率的抑制无统计学意义;400μg/ml纳米二氧化硅暴露组细菌数目减少,菌体皱缩,400μg/ml微米二氧化硅暴露组菌体轻微凹陷。随着暴露剂量和时间的增加,微米和纳米二氧化硅暴露表皮葡萄球菌培养液中Ca2+和K+浓度均呈上升趋势。与微米二氧化硅暴露组比较,大于100μg/ml纳米二氧化硅组培养液中K+浓度较高,差异具有统计学意义(P0.05),Ca2+浓度的升高仅在400μg/ml组有统计学意义(P0.05)。红外光谱分析表明表皮葡萄球菌与微米和纳米二氧化硅作用后均有新峰出现,分别位于波数2 961 cm-1、2 929 cm-1、1 545 cm-1和1 452 cm-1、1 401 cm-1。结论纳米二氧化硅抑制表皮葡萄球菌的作用强于微米二氧化硅,纳米和微米二氧化硅暴露同表皮葡萄球菌均存在界面作用效应。     

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。     

温石棉与纤维性石棉替代品离体细胞毒性对比研究

目的 研究温石棉与其4种人工代用纤维的细胞毒性,评价其安全性.方法 首先比较5种纤维的化学组分,其次进行中国仓鼠肺细胞(V79细胞)培养,观察细胞存活率、培养液pH值、乳酸脱氢酶(LDH)活力、葡萄糖(GLU)、钙(Ca)、镁(Mg)、硅(Si)、铁(Fe)的水平.结果 纳米二氧化硅(SiO2)细胞存活率最低,岩棉细胞存活率最高,与对照组相比,温石棉及4种代用纤维在pH、LDH活力、GLU、Ca、Mg、Si、Fe的永平上差异有不同程度的统计学意义,以纳米SiO2毒性最高,岩棉最低.结论 本次研究提示,从细胞毒性角度,岩棉有望作为温石棉人工替代品.     

纳米二氧化硅和纳米氧化锌对人肝癌细胞凋亡的影响

目的探讨纳米二氧化硅(SiO_2)和纳米氧化锌(ZnO)颗粒对人肝癌(Hep G2)细胞凋亡的影响。方法将处于对数生长期的细胞分别暴露于含终浓度分别为0(对照)~200μg/ml纳米SiO_2、纳米ZnO颗粒的无血清培养基中培养24 h。检测细胞核形态学变化、线粒体膜电位变化和细胞凋亡的情况。结果与对照组比较,各浓度纳米二氧化硅及纳米ZnO染毒组Hep G2细胞的线粒体膜电位均降低,凋亡率均升高,差异有统计学意义(P0.05);且随着染毒浓度的升高,纳米二氧化硅和纳米ZnO染毒HepG2细胞线粒体膜电位均呈下降趋势,而凋亡率均呈上升趋势。与相同浓度纳米二氧化硅相比,纳米ZnO染毒组HepG2细胞粒体膜电位均较高,凋亡率均较低,差异有统计学意义(P0.05)。结论两种纳米颗粒均可诱导HepG2细胞发生凋亡和线粒体膜电位发生改变,且纳米SiO_2比纳米ZnO颗粒的细胞毒性作用更强。     

医用纳米氧化钛的生物毒性研究进展

纳米氧化钛尺寸极小,具有表面活性高、光催化活性强等优良特性,目前已作为药物助剂、药物载体、植入材料用于医学影像、肿瘤治疗、外科矫形等。近年来相关研究表明,医用纳米氧化钛通过注射、口服、植入等方式直接进入人体,可能产生不良的生物学效应。本文以生物医用纳米材料-纳米氧化钛为例,对其理化特性、进入生物体途径、在生物体内的分布等进行介绍,并综述了纳米氧化钛的细胞毒性、遗传毒性和光毒性及相关可能的作用机制,最后总结了纳米材料毒性影响因素及降低其生物毒性可能的方法。     

不同粒径二氧化硅对人脐静脉内皮细胞损伤的比较

目的:观察并比较纳米二氧化硅(SiO_2)和微米二氧化硅(SiO_2)颗粒物对人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)的毒性作用。方法:将40μg/ml的纳米SiO_2和微米SiO_2颗粒物混悬液分别与HUVECs共培养不同时间(6、12、24、48 h),观察两种颗粒物的毒性作用。检测的毒作用指标有总超氧化物歧化酶(SOD)活性、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白介素-6(IL-6)的释放量。结果:与空白对照组相比,染尘6、12、24、48 h,两组细胞培养液上清中LDH均明显增加(P0.05);与空白对照组相比,染尘6、12、24、48 h,纳米组细胞培养液上清中TNF-α和IL-6释放量均明显增加(P0.05);染尘24、48 h,微米组细胞培养液上清中TNF-α和IL-6释放量均明显增加(P0.05);纳米组和微米组细胞培养液上清中SOD活性先增加后降低(P0.05)。随染尘时间的延长,两组细胞培养液上清中TNF-α和IL-6释放量均增加,而SOD活性先增加后降低。纳米组细胞培养液上清中LDH、TNF-α及IL-6释放量均明显高于微米组(P0.05),染尘6、12 h,纳米组SOD活力明显低于微米组(P0.05),染尘24 h,纳米组SOD活力明显高于微米组(P0.05)。结论:两种颗粒物均能引起HUVECs损伤,其中纳米SiO_2颗粒物损伤作用较大,两种粒径颗粒物毒性效应存在时间效应。     

纳米二氧化硅对车间空气中镉的吸附效应

为探讨纳米二氧化硅对空气中重金属镉的吸附效应,观察纳米二氧化硅粉末(纳米组)、微米二氧化硅粉末(微米组)对电池厂车间空气中镉的吸附效果,分别于第1、2、3、4周进行收集,用电感耦合等离子体质谱仪测定其镉含量。结果显示,微米组和纳米组对镉的吸附量高于空白组,且纳米组对镉的吸附量高于微米组,差异均有统计学意义(P0.05)。提示与微米二氧化硅相比,纳米二氧化硅更能有效吸附环境中的镉,对车间空气中镉污染的治理有潜在应用价值。     

铁系纳米颗粒的生物毒性效应的研究进展

铁系纳米颗粒的独特性能使其在日常生活和工业生产中得到广泛应用,作为一类人工合成的功能材料,其潜在风险逐渐引起人们的关注和讨论。笔者对铁系纳米颗粒在生物体内的迁移和分布进行了讨论,从细胞、个体、种群和群落等方面综述了铁系纳米颗粒的生物毒性效应,详细介绍了影响铁系纳米颗粒毒性的关键因素,并总结了铁系纳米颗粒的生物毒理学研究存在的问题,并展望了今后铁系纳米颗粒毒理学的研究方向。     

介孔二氧化硅纳米粒子毒性的研究进展

介孔二氧化硅纳米颗粒(mesoporous silica nanoparticles,MSNs)在进行药载系统的构建当中,不论是在靶向准确性,还是在控释性和缓释性等方面都表现出了独一无二的优越性。目前,关于该材料的体内毒性机制仍不十分清楚。笔者从体外实验和体内实验两个方面综述了MSNs的毒性效应。体外实验表明,MSNs可引起细胞氧化应激、细胞凋亡、细胞自噬、影响细胞周期;而体内试验表明,MSNs可引起心、肺、肾、脾等器官组织的毒性损伤。这为进一步进行MSNs的毒理学评价和安全使用提供参考依据,并展望了MSNs的未来研究方向。     

纳米二氧化硅对HaCaT细胞谷胱甘肽还原酶表达及活力的影响

目的探讨经不同粒径纳米二氧化硅处理后,HaCaT细胞内谷胱甘肽还原酶(GR)的表达及其活力的变化。方法将对数生长期HaCaT细胞经15μg/ml的15、30、100nm纳米二氧化硅处理24h后,采用实时荧光定量PCR(RT-Q-PCR)检测GR基因mRNA的表达水平,采用Westernblotting检测GR蛋白的表达水平,采用试剂盒检测GR活力变化。结果不同粒径纳米二氧化硅对GR基因的mRNA水平具有明显影响,纳米二氧化硅粒径越小,mRNA表达水平越低,但均低于对照组;GR蛋白表达量随纳米二氧化硅粒径增大而增大,且15、30nm纳米二氧化硅抑制GR表达,100nm纳米二氧化硅促进GR表达;GR活力随纳米二氧化硅粒径的增大而升高。结论纳米二氧化硅可能通过影响GR的表达及酶活力的变化促进氧化应激反应。     

纳米二氧化硅细胞毒性效应研究进展

细微颗粒物PM2.5已成为大气污染研究领域的热点和前沿,大气颗粒物中天然和人工超细SiO2颗粒物广泛存在。随着纳米SiO2的生产和应用日益普遍,其向环境的释放亦不可避免。由于纳米SiO2特殊的理化特性,导致其对生物机体的毒理作用与常规颗粒物不尽相同。本文综述报道纳米SiO2对生物机体产生毒性效应的国内外研究成果,即纳米SiO2产生的毒性效应,包括细胞膜毒性、氧化损伤及炎症反应、细胞凋亡和细胞周期的变化、DNA损伤以及基因的表达等,指出纳米SiO2对生物体产生的诸多毒性效应都是由包括粒径和剂量在内的多种因素综合作用的结果,并提出今后应加强对纳米SiO2造成的毒性效应的具体作用机制的相关研究。     

纳米材料危险度评价研究进展

随着纳米科技进步,新的纳米材料不断涌现,但是其毒性研究和暴露评估明显滞后。本文从纳米材料的应用、暴露途径、毒性及机制、人群暴露资料等方面对其危险度评价研究现状进行综述。     

纳米材料对水生生物毒性效应及其机制的研究进展

随着纳米材料的广泛应用,排放到环境中的纳米材料越来越多,且多数纳米材料可进入水体并通过食物链在水生生物体内累积,进而对水生生物产生毒性作用。纳米材料按组分的不同主要有纳米金属氧化物、纳米金属粒子、碳纳米材料、量子点、有机聚合物等,不同纳米材料尺寸大小、材料成分、表面修饰材料等理化特征的差异对水生生物的毒性大小及机制各有不同。本文分别归纳了各种纳米材料对水生生物模型（如鱼类、贝类、水蚤、藻类等）的纳米毒性作用及可能的致毒机制。分析表明,各类纳米材料不同的理化特征可能产生不一样的毒性作用,但决定毒性的关键因素到底是其粒径尺寸大小、材料组分还是表面修饰物等至今尚无准确定论。氧化损伤、金属离子释放等是研究较多的机制,而从基因芯片、表观遗传修饰等分子水平对毒性机制进行研究的报道很少,可能是未来的研究方向,其是否可以作为毒性评价指标尚有待进一步深入探讨,且环境因素等也可对纳米材料的毒性作用产生影响。纳米材料对水生生物的毒性机制及风险评价仍任重而道远。     

矽尘与肺癌关系的研究进展

本文综述了矽尘 (二氧化硅粉尘 )与肺癌关系的流行病学及实验研究进展 ,探讨了二氧化硅的遗传毒性及其作用机制 ,以期提供二氧化硅致癌的进一步证据。