碘氧鉍納米材料對(duì)人類皮膚角質(zhì)細(xì)胞的毒性研究.pdf

1、碘氧鉍(BiOI)作為一種新型半導(dǎo)體納米材料，因其獨(dú)特的層狀電子結(jié)構(gòu)和出眾的光催化性能，得到了極大關(guān)注。隨著BiOI納米材料研究和應(yīng)用的日益廣泛，其在環(huán)境中暴露的機(jī)會(huì)也越來越多，然而到目前為止，納米BiOI的生物效應(yīng)方面的研究還處于一片空白，因此開展此項(xiàng)研究尤為迫切。
　　不同納米材料的理化性質(zhì)往往不同，如粒徑、形貌、表面性質(zhì)及團(tuán)聚狀態(tài)等，而這些不同通常會(huì)影響納米材料與細(xì)胞間的相互作用，進(jìn)而影響納米材料的毒性。細(xì)胞毒性評(píng)價(jià)采用體外

2、細(xì)胞培養(yǎng)法，其優(yōu)點(diǎn)是快速有效，并且在揭示材料毒性的產(chǎn)生及其影響因素和毒性機(jī)理等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，在細(xì)胞水平上研究BiOI的體外細(xì)胞毒性作用，并探討毒性機(jī)制，建立可靠的毒性評(píng)價(jià)的方法，為BiOI的生物效應(yīng)研究提供重要的參考依據(jù)，這將對(duì)BiOI日后的廣泛應(yīng)用有著深遠(yuǎn)的意義。
　　基于以上考慮，本文以人類皮膚角質(zhì)細(xì)胞(HaCaT)為模型，研究了三種不同的BiOI納米材料的細(xì)胞毒性，主要分為以下三個(gè)方面:
　　1.首先，以無

3、水硝酸鉍、碘化鉀為原料，分別以水、乙醇及乙二醇為溶劑，通過水/溶劑熱法，在溫度100℃，時(shí)間12h的條件下，合成BiOI納米材料。結(jié)果表明:分別以水、乙醇及乙二醇為溶劑制備的BiOI納米材料:BiOI(EG)、BiOI(ETH)和BiOI(H2O)，形貌分別為微球型、花球型以及片狀結(jié)構(gòu)，這三種經(jīng)典結(jié)構(gòu)為后續(xù)開展BiOI納米材料對(duì)HaCaT細(xì)胞的毒性實(shí)驗(yàn)提供了原料。其次，本實(shí)驗(yàn)探索了混合溶劑對(duì)BiOI制備的影響，結(jié)果表明溶劑中有水加入時(shí)，

4、BiOI粒徑增大，微結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，由微球向花球狀轉(zhuǎn)變;另外，通過添加表面活性劑PVP以及改變PVP量來控制BiOI形貌的生長(zhǎng)。結(jié)果可知，無論以水、乙醇及乙二醇哪種為溶劑，添加PVP，均可以減小BiOI粒徑，以EG為研究對(duì)象，增加PVP的加入量，可以進(jìn)一步減小所得BiOI的粒徑。
　　2.采用體外細(xì)胞培養(yǎng)模型HaCaT細(xì)胞株，首次比較研究了形貌分別為微球型、花球型以及片狀結(jié)構(gòu)的三種BiOI納米材料暴露24小時(shí)后的細(xì)胞毒性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)

5、:三種BiOI納米材料均產(chǎn)生了一定的細(xì)胞毒性和細(xì)胞膜損傷，且毒性與濃度正相關(guān)，BiOI(H2O)顯示出比其他兩種更強(qiáng)的細(xì)胞毒性，給藥濃度為0.05～10μg/mL時(shí)呈現(xiàn)低毒性，最高濃度100μg/mL時(shí)，細(xì)胞存活率僅有50％左右，細(xì)胞形態(tài)也發(fā)生明顯變化，細(xì)胞間隙增大，貼壁細(xì)胞明顯減少，懸浮細(xì)胞增多，細(xì)胞變圓，甚至出現(xiàn)空泡現(xiàn)象。
　　3.考查了三種BiOI納米材料的物理化學(xué)性質(zhì)，并通過與細(xì)胞生化指標(biāo)（如細(xì)胞活性、膜損傷、氧化應(yīng)激、線

6、粒體膜電位、細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡）和熒光顯微鏡、電子顯微鏡技術(shù)相結(jié)合，確定影響細(xì)胞毒性差異的因素，深入分析了三種BiOI納米材料（片狀、微球狀及花球狀）的細(xì)胞毒性機(jī)制。結(jié)果表明其可能的毒性機(jī)制是:BiOI與細(xì)胞作用，依靠細(xì)胞膜的流動(dòng)性進(jìn)入細(xì)胞，破壞細(xì)胞膜的完整性，攻擊細(xì)胞核及線粒體等細(xì)胞器，造成細(xì)胞凋亡和周期阻滯。這種毒理學(xué)差異主要與三種BiOI在細(xì)胞的內(nèi)攝量和活性氧聚集有關(guān)，BiOI的形貌、粒徑和表面性質(zhì)對(duì)細(xì)胞毒性有著至關(guān)重要的作用，片