纳米材料生物效应及其毒理学研究进展

纳米科学与信息科学和生命科学并列, 已经成为 21 世纪的三大支柱科学领域. 由于纳米材料独特的物理化学性质, 纳米尺度及纳米结构的材料乃至器件, 已逐渐走出实验室, 进入人们的生活. 这些具有独特物理化学性质的纳米材料, 对人体健康以及环境将带来的潜在影响, 目前已经引起科学界, 乃至政府部门的广泛关注. 文中分析综述了几种纳米材料(纳米 TiO2、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管及超细铁粉)目前已取得的部分生物效应及毒理学的研究结果, 包括纳米材料在生物体内的分布、作用的靶器官、纳米材料引起的细胞毒性、细胞凋亡等. 文中还评价了纳米颗粒的生物毒性. 纳米颗粒的尺寸越小, 显示出生物毒性的倾向越大; 尽管碳纳米管是由石墨层卷成的圆筒, 但是根据石墨的安全剂量来外推碳纳米管的安全剂量是不可行的, 碳纳米管的生物毒性远大于石墨粉; 表观分子量高达 60 万的水溶性纳米碳管, 在小鼠体内却显示出小分子的生理行为; 一种正在研究的磁性纳米颗粒在动物体内显示出迅速团聚、堵塞血管等现象. 纳米材料在生物体内呈现出的这些生理现象, 仅利用现有的知识尚无法解释. 最后还介绍了纳米物质生物效应(包括毒理学, 安全性)研究的部分实验方法; 展望了该新领域今后的发展方向和亟待研究的重要问题.

大剂量纳米二氧化钛染毒对小鼠血清生化指标的影响

目的探讨大剂量纳米粒径二氧化钛(Nanoscale-TiO2,N-TiO2)经口染毒对小鼠血清生化指标的影响。方法以5 g/kg剂量分别用微米粒径二氧化钛(Microscale-TiO2,M-TiO2)和N-TiO2对小鼠一次性经口灌胃染毒,14 d后处死;观察血清生化指标的变化。结果N-TiO2组小鼠血清乳酸脱氢酶(LDH)活力为(978±226)U/L,明显高于对照组(755±351)U/L和M-TiO2组(561±145)U/L(P<0.05);M-TiO2组小鼠血清天门冬氨酸氨基转移酶(AST)活力为(85±16)U/L,明显低于对照组(114±56)U/L(P<0.05),但与N-TiO2组(105±29)U/L相比,差异无统计学意义(P>0.05);N-TiO2组小鼠血清尿素氮(BUN)含量为(6.0±0.9)mmol/L,与对照组(5.4±0.9)mmol/L相比,有明显升高,但与M-TiO2组(5.6±1.0)mmol/L相比,差异无统计学意义(P>0.05);其他生化指标在3组间比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。结论N-TiO2对小鼠血清LDH和AST活力及BUN水平的影响可能与M-TiO2有所不同。

纳米铁对小鼠血清乳酸脱氢酶及其同工酶的影响

目的探讨大剂量纳米粒径铁粉经口染毒对小鼠血清乳酸脱氢酶(LDH)及其同工酶的影响。方法40只CD小鼠随机均分(雌雄各半)为对照(Control)组、微米粒径铁粉(Micro-Fe)组、微米粒径氧化铁粉(Micro-Fe2O3)组和纳米粒径铁粉(Nano-Fe)组。将以上材料制成水溶液,以羧甲醛纤维素为辅剂,以5g/Kg体重剂量一次经口灌胃,14天后处死,分别测定脏器系数,取血分离血清,测定LDH及其同工酶、α-HBDH活性变化。结果Micro-Fe、Micro-Fe2O3和Nano-Fe组小鼠肝脏系数明显高于对照组(P<0.05),血清LDH活性明显低于对照组(P<0.05),4组小鼠血清α-HBDH活性间差异无显著性(P>0.05)。Nano-Fe组小鼠血清LDH3明显低于Micro-Fe组,但与Control组和Micro-Fe2O3组相比差异不显著;Nano-Fe组小鼠血清LDH4和LDH5明显高于对照组(P<0.05)。结论大剂量铁摄取可能对小鼠血清LDH具有一定抑制效应,Nano-Fe对血清LDH同工酶的影响与Micro-Fe和Micro-Fe2O3有所不同,血清LDH同工酶分析可能比血清LDH能更好地反映Nano-Fe对生物效应的影响。

纳米铜粉经鼻染毒对小鼠血清常规生化指标影响的初步观察

近年来开发出多种新的纳米铜（Nano-Cu）材料，在生产和使用中，Nano-Cu可经呼吸道进入体内，对机体生化代谢产生影响。因纳米材料的特殊理化性质，其对血清生化指标的影响可能与常规粒径材料有所不同。目前关于经呼吸道Nano-Cu染毒对血清生化指标影响方面的资料尚较少，为此笔者观察了Nano-Cu经鼻滴入染毒对小鼠血清常规生化指标的影响，为进一步了解Nano-Cu的生物安全性积累资料。