三類納米尺度與常規(guī)尺度材料細胞毒性與毒作用特征的比較研究.pdf

1、本研究以納米材料通常接觸途徑的“門戶”細胞，即永生化人支氣管上皮細胞系(BEAS-2B)，永生化人表皮細胞系(HaCaT)，人結(jié)腸癌細胞系(Caco-2)和常見的作用靶之一--免疫系統(tǒng)的人單核細胞系(THP-1)為受試細胞，研究三種類型的納米材料，即二氧化鈦(TiO2)、單壁碳納米管(SWNCT)、聚苯乙烯以及相應(yīng)常規(guī)尺度材料(TiO2，炭黑顆粒，聚苯乙烯)的細胞毒性及毒作用特征的差異，并研究了熒光標(biāo)記對聚苯乙烯納米材料細胞內(nèi)分布和細胞

2、毒性的影響，目的是進一步揭示納米材料的毒作用特征，探索熒光標(biāo)記納米材料用于細胞動力學(xué)研究的可行性，從而為確定納米材料的安全性評價方法提供依據(jù)。研究結(jié)果如下： 1)熒光標(biāo)記對于納米聚苯乙烯進入細胞的時間、細胞內(nèi)分布無明顯影響；對于納米聚苯乙烯的細胞毒性大小和毒作用特征也無明顯影響。 2)三種類型納米材料的細胞毒性均大于常規(guī)尺度材料，其中納米材料TiO2的細胞毒性存在尺寸依賴關(guān)系，隨著尺寸的減小，細胞的毒性增大，TiO2(＜

3、25nm)＞TiO2(＜75nm)＞TiO2(＜100nm)＞TiO2(常規(guī)尺度)；納米材料的細胞毒性作用存在明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系、時間-效應(yīng)關(guān)系；與常規(guī)尺度材料相比，納米材料產(chǎn)生毒性效應(yīng)的時間更早、劑量更低；在毒作用性質(zhì)方面，觀察到納米TiO2(＜25nm)對BEAS-2B細胞和THP-1細胞可引起細胞凋亡，常規(guī)尺度TiO2未觀察到；納米TiO2可造成THP-1細胞細胞器空泡化、細胞核固縮、核質(zhì)凝集等毒性，常規(guī)尺度TiO2未觀察到。

4、 3)同種材料對四種細胞毒性大小存在差異，三種類型納米材料對BEAS-2B和THP-1細胞毒性較Caco-2和HaCaT細胞敏感；常規(guī)TiO2和納米TiO2、單壁碳納米管和炭黑顆粒、微米聚苯乙烯和納米聚苯乙烯對暴露途徑三種“門戶”細胞的毒性從大到小均為BEAS-2B＞Caco-2＞HaCaT，這與上述常規(guī)和納米尺度物質(zhì)在已有整體動物試驗中顯示三種暴露途徑毒性的大小順序是一致的。表明體外培養(yǎng)的三種“門戶”細胞的毒性大小可在一定程度上

5、反映機體對同種物質(zhì)不同暴露途徑的敏感性，這可能有助于整體動物試驗中暴露途徑的選擇或確定。 4)單壁碳納米管作用24h可在80μg/ml以上劑量，作用48h可在40μg/ml以上劑量引起小鼠淋巴瘤細胞體外微核試驗陽性，高劑量組微核率高于陰性對照組的3倍以上；在小鼠淋巴瘤細胞Tk基因突變試驗中，陽性對照4-NQO和CP誘發(fā)突變頻率為溶劑對照組的2倍以上，單壁碳管最高劑量RTG(％)在10％～20％內(nèi)，各劑量組的突變頻率與溶劑對照組比