夾心二氧化硅納米顆粒體內(nèi)毒性及機(jī)制研究.pdf

1、隨著介孔二氧化硅納米顆粒(MSN)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的潛在應(yīng)用日益增多,特別是作為抗腫瘤藥物載體的研究,MSN的生物安全性問(wèn)題也逐漸引起人們的關(guān)注,然而,MSN的生物安全性效應(yīng)及體內(nèi)分布轉(zhuǎn)運(yùn)并沒(méi)有得到充分的了解。因此,本文以中空核殼結(jié)構(gòu)的夾心二氧化硅(SN)為模型,研究其在體內(nèi)的急性和亞急性毒性表現(xiàn)、損傷機(jī)制和分布轉(zhuǎn)運(yùn),為夾心二氧化硅納米顆粒在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用提供了重要的毒理學(xué)依據(jù)。
　　 1、尺寸對(duì)夾心二氧化硅納米顆粒急性毒性的

2、影響
　　 為了篩選出毒性較小或者無(wú)毒的納米顆粒,本文首先研究了尺寸對(duì)SN急性毒性的影響,采用最半數(shù)致死量、臨床變化、剖檢結(jié)果、血常規(guī)等指標(biāo)評(píng)價(jià)尺寸為60、IlO和260rim的SN(SN-60、SN-110和SN-260)的急性毒性。結(jié)果表明,SN-60的半數(shù)致死量小于200mg/kg,而其它兩個(gè)尺寸顆粒半數(shù)致死量皆大于400mg/kg。SN-60400mg/kg實(shí)驗(yàn)組小鼠的異常表現(xiàn)包括精神萎靡、活動(dòng)減少、蜷縮、體重降低和死亡

3、。剖檢可觀察到腸道、腸系膜淋巴結(jié)和膀胱等多組織器官出血,肝臟出現(xiàn)大面積點(diǎn)狀壞死。根據(jù)上述結(jié)果,SN-60的急性毒性遠(yuǎn)大于SN-110和SN-260。因此,我們選擇110nmSN顆粒為模型材料進(jìn)行納米顆粒安全性評(píng)價(jià)的深入研究。
　　 2、夾心二氧化硅納米顆粒急性毒性和機(jī)制的研究
　　 為了詳細(xì)評(píng)價(jià)110nmSN的急性毒性,我們選取40只雌性ICR小鼠,隨機(jī)分為4組:分別為尾靜脈注射40、80及240mg/kgSN的實(shí)驗(yàn)組和

4、注射等體積5%葡萄糖溶液的對(duì)照組。檢測(cè)其體重、采食量、血常規(guī)、血生化、組織形態(tài)學(xué)和肝臟氧化應(yīng)激指標(biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,240mg/kg實(shí)驗(yàn)組小鼠的ALT、AST的含量有顯著升高趨勢(shì)(p<0.05),而B(niǎo)UN和CREA的含量無(wú)明顯變化(p>0.05)。通過(guò)對(duì)肝臟的氧化應(yīng)激指標(biāo)的機(jī)制的探討,發(fā)現(xiàn)和對(duì)照組相比,所有實(shí)驗(yàn)組均引起肝臟的超氧化物歧化酶(SOD)的活性顯著下降(p<0.05)。綜上所述,夾心二氧化硅納米顆粒經(jīng)靜脈注射途徑暴露后

5、,肝臟為SN的主要靶器官,損傷表現(xiàn)為轉(zhuǎn)氨酶升高和炎癥反應(yīng),SOD活性的降低可能在SN引起肝臟急性損傷中發(fā)揮了重要作用。
　　 3、夾心二氧化硅納米顆粒亞急性毒性和機(jī)制的研究
　　 為了進(jìn)一步研究SN多次暴露后的亞急性毒性及對(duì)肝臟損傷機(jī)制,選取20只雌性ICR小鼠,隨機(jī)分為4組:腹腔注射10、25和50mg/kg實(shí)驗(yàn)組及注射等體積5%葡萄糖溶液對(duì)照組,每周兩次,連續(xù)6周。檢測(cè)動(dòng)物體重、臟器指數(shù)、血生化、組織形態(tài)學(xué)、纖維化染

6、色及羥脯氨酸含量等指標(biāo)。結(jié)果表明,和對(duì)照組相比,50mg/kgSN引起血清中ALT和肝臟中羥脯氨酸的含量顯著升高(p<0.05)。組織形態(tài)學(xué)也觀察到當(dāng)注射劑量高于25mg/kg時(shí),SN引起肝臟出現(xiàn)疑似硅結(jié)節(jié)病變和纖維化,并且具有劑量依賴性。采用免疫組化、生物電鏡和促炎因子等指標(biāo)研究SN對(duì)肝臟的多次暴露后的損傷機(jī)制。和對(duì)照組相比,25和50mg/kg實(shí)驗(yàn)組,Kupffer細(xì)胞中8-OHdG和CD68的表達(dá)量及血清中IL-1β和TNF-α的

7、含量顯著升高。生物電鏡結(jié)果發(fā)現(xiàn),在疑似硅結(jié)節(jié)損傷部位的Kupffer細(xì)胞內(nèi)含有大量的SN納米顆粒。綜述所述,SN的亞急性毒性靶器官仍為肝臟,KC細(xì)胞在SN誘導(dǎo)的肝損傷中發(fā)揮了重要的作用。
　　 4、夾心二氧化硅納米顆粒在體內(nèi)分布與排泄的研究
　　 為了揭示納米顆粒在體內(nèi)的分布排泄與毒性之間的關(guān)系,選取12只ICR小鼠,3只為對(duì)照組,其余9只小鼠尾靜脈注射80mg/kgFITC標(biāo)記的SN(SN-FITC),分別于24h、7

8、d和28d剖殺。采用熒光顯微鏡和透射電鏡的方法揭示尾靜脈注射SN后在體內(nèi)的分布、轉(zhuǎn)運(yùn)和排泄。熒光觀察結(jié)果表明,SN進(jìn)入血液后迅速分布在肝臟和脾臟,并且隨著時(shí)間的延長(zhǎng),SN在肝臟和脾臟內(nèi)分布發(fā)生改變。通過(guò)對(duì)糞便和尿液的定性觀察,發(fā)現(xiàn)SN主要是通過(guò)糞便排出體外。
　　 綜述所述,通過(guò)對(duì)夾心二氧化硅納米顆粒尺寸效應(yīng)的研究,為納米顆粒在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用選擇合適的尺寸提供依據(jù)。毒性及體內(nèi)代謝的研究表明,SN具有良好的生物相容性,并能從體內(nèi)