金屬氧化物納米顆粒的神經(jīng)毒性研究.pdf

1、納米材料是指至少在一維空間上粒徑≤100nm的材料。隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，越來越多的人造納米顆粒不斷進(jìn)入人們生存的環(huán)境之中，使得人體和其他生物體有更多的機(jī)會(huì)暴露于納米顆粒，而人們對(duì)于這些微小尺度顆粒安全性的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前國內(nèi)外對(duì)于納米材料的毒性研究包括其進(jìn)入人體的途徑、毒性表現(xiàn)、靶器官和毒性機(jī)理等各個(gè)方面。目前研究最為廣泛的納米顆粒的毒性機(jī)制包括引起機(jī)體炎癥反應(yīng)和氧化損傷兩個(gè)途徑，而其靶器官則涉及到人體的各個(gè)組織和器官

2、。這些研究結(jié)果為納米材料的安全性評(píng)價(jià)提供了大量有價(jià)值的參考依據(jù)。 金屬氧化物如氧化鋁、四氧化三鐵、二氧化鈦等，在工業(yè)、電子、日化等方面有廣泛的用途，當(dāng)這些金屬氧化物達(dá)到納米尺寸時(shí)，可能表現(xiàn)出與非納米材料不一樣的特性。目前對(duì)金屬氧化物納米材料的毒性研究尚處于起步階段，本試驗(yàn)中采用生理鹽水和非納米金屬氧化物顆粒作為對(duì)照，研究了納米氧化鋁、四氧化三鐵、二氧化鈦在體外試驗(yàn)中對(duì)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的毒性作用以及納米氧化鋁在大鼠體內(nèi)的組織分布、對(duì)大

3、鼠產(chǎn)生的神經(jīng)毒性和肝臟毒性作用，為評(píng)價(jià)金屬氧化物納米材料對(duì)機(jī)體的潛在健康影響提供依據(jù)和參考。 第一部分、金屬氧化物納米顆粒的神經(jīng)細(xì)胞毒性作用 目的：觀察納米氧化鋁、四氧化三鐵、二氧化鈦（P25）及非納米氧化鋁、四氧化三鐵、二氧化鈦顆粒的粒徑大小以及對(duì)神經(jīng)小膠質(zhì)細(xì)胞（N9）的細(xì)胞毒性作用； 方法：通過電子顯微鏡觀察納米氧化鋁、四氧化三鐵和P25的粒徑及形態(tài)，通過光學(xué)顯微鏡觀察普通氧化鋁、四氧化三鐵、二氧化鈦顆粒的粒

4、徑及形態(tài)。體外試驗(yàn)使用小膠質(zhì)細(xì)胞系(N9)作為靶細(xì)胞，研究金屬氧化物納米顆粒對(duì)細(xì)胞的毒性作用。使用MTT法觀察細(xì)胞活力，Hoechst33258、PI、FDA 染色觀察細(xì)胞凋亡的發(fā)生，流式細(xì)胞術(shù)定量分析細(xì)胞凋亡的發(fā)生以及Griess 試劑分析細(xì)胞上清中NO 濃度； 結(jié)果：納米氧化鋁、四氧化三鐵、二氧化鈦顆粒為規(guī)則圓形顆粒，粒徑均<100nm；非納米氧化鋁、四氧化三鐵、二氧化鈦顆粒大小不均，粒徑大于1μm,為不規(guī)則多邊形；體外試驗(yàn)

5、中納米顆粒能顯著降低N9細(xì)胞活力，并引起N9細(xì)胞凋亡，且凋亡的發(fā)生呈時(shí)間-、劑量-依賴方式； 結(jié)論：納米氧化鋁、四氧化三鐵、二氧化鈦（P25）均對(duì)N9細(xì)胞的活力產(chǎn)生影響，并引起細(xì)胞凋亡，其對(duì)細(xì)胞的毒性作用與非納米材料有明顯不同。 第二部分、納米氧化鋁在大鼠體內(nèi)的組織分布 目的：研究納米氧化鋁顆粒在大鼠不同組織中的分布規(guī)律； 方法：SD 大鼠隨機(jī)分為control組、nNAOs組、NAOs 1mg/kg組、

6、NAOs 50mg/kg組，每2d 腹腔注射一次，共一個(gè)月。分別在2、4、8、16、30d時(shí)間點(diǎn)將大鼠斷頭處死，剖取其肝、肺、脾、腎，海馬、皮層組織，經(jīng)預(yù)處理后用原子吸收光譜儀測(cè)定各個(gè)組織標(biāo)本中元素鋁的含量； 結(jié)果：元素鋁在組織中分布順序依次為脾>肝>肺>腎>海馬及皮層，且在肝和肺組織中排泄速度較快； 結(jié)論：元素鋁在大鼠體內(nèi)主要分布在脾、肝等網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞和吞噬細(xì)胞豐富的臟器，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中出現(xiàn)微量的元素鋁。 第

7、三部分、納米氧化鋁對(duì)大鼠腦組織的毒性作用 目的：探討納米氧化鋁顆粒對(duì)大鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)潛在的毒性影響； 方法：將SD大鼠隨機(jī)分為control組、nNAOs組、NAOs 1mg/kg組、NAOs 50mg/kg組，每2d腹腔注射一次，共60d。采用比色法測(cè)定海馬、皮層組織中丙二醛(MDA)水平、總超氧化物歧化酶(T-SOD)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活力；免疫組織化學(xué)染色觀察腦組織中小膠質(zhì)細(xì)

8、胞、星型膠質(zhì)細(xì)胞的活化及有關(guān)分子表達(dá)； 結(jié)果：與control組相比，NAOs組海馬、皮層中MDA含量顯著增加，T-SOD、GSH-Px活力升高；腦組織中小膠質(zhì)細(xì)胞和星型膠質(zhì)細(xì)胞被激活； 結(jié)論：與nNAOs相比，NAOs可引起大鼠腦組織氧化應(yīng)激損傷以及炎癥反應(yīng)，可能對(duì)腦組織產(chǎn)生進(jìn)一步損傷。 第四部分、納米氧化鋁對(duì)大鼠肝組織的毒性作用 目的：研究NAOs對(duì)大鼠肝臟潛在的毒性影響； 方法：將SD大鼠隨

9、機(jī)分為control組、nNAOs組、NAOs 1mg/kg組、NAOs 50mg/kg組，每2d腹腔注射一次，共60d。用熒光定量PCR法測(cè)定大鼠肝組織中凋亡基因Bax、Bcl-2 mRNA的表達(dá)，免疫組織化學(xué)方法測(cè)定肝臟有關(guān)細(xì)胞的活性，比色法分析肝組織中丙二醛(MDA)水平、總超氧化物歧化酶(T-SOD)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活力； 結(jié)果：NAOs及nNAOs均可以促進(jìn)mRNAbax/bc