基于透射電鏡和代謝組學(xué)的納米顆粒毒性研究.pdf

1、本文目的是為了提供納米顆粒生物毒性機(jī)制研究的有效方法,以及提供評(píng)價(jià)常用納米顆粒生物安全性所需要的數(shù)據(jù),并為其后續(xù)毒性機(jī)制研究的計(jì)量選擇以及生物安全性指標(biāo)識(shí)別提供依據(jù)。本研究主要采用透射電鏡研究不同粒徑、不同濃度的納米顆粒對(duì)細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)的影響,及利用基于GC/TOFMS的代謝組學(xué),分析納米顆粒對(duì)細(xì)胞代謝水平的影響,為建立下游代謝物變化與信號(hào)通路變化的關(guān)系提供有效數(shù)據(jù),以期對(duì)其毒性效應(yīng)的全面理解。選擇2種應(yīng)用比較廣泛的典型納米材料,金屬氧化物

2、納米顆粒二氧化鈦和高分子納米顆粒聚苯乙烯檢測(cè)了兩種納米材料對(duì)小鼠成纖維細(xì)胞(L929 cell line)的毒性效應(yīng)。透射電鏡觀察研究結(jié)果表明,L929細(xì)胞亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)受損程度隨納米顆粒濃度增加和作用時(shí)間增長(zhǎng)而增加,參照細(xì)胞結(jié)構(gòu)主要為細(xì)胞內(nèi)泡狀結(jié)構(gòu)和線粒體等。同時(shí),濃度效應(yīng)對(duì)納米顆粒毒性的影響大于時(shí)間效應(yīng)?；诖x組學(xué)的二氧化鈦納米顆粒毒性研究中,有7條氨基酸代謝通路是被嚴(yán)重干擾的(impact-value>0.10)。其中,有10個(gè)明顯

3、變化的氨基酸。這些結(jié)果表明受干擾的氨基酸在納米 TiO2引起的毒性效應(yīng)中起到重要作用。與前期研究結(jié)果結(jié)合,納米 TiO2可能是通過(guò)引發(fā)氧化應(yīng)激、能量損傷及DNA和RNA受損而導(dǎo)致毒性效應(yīng)。基于代謝組學(xué)的聚苯乙烯納米顆粒毒性研究中,發(fā)現(xiàn)13個(gè)在濃度梯度中均有明顯變化的代謝物。分析表明,無(wú)論濃度高低,聚苯乙烯納米顆粒主要通過(guò)擾動(dòng)細(xì)胞內(nèi)糖代謝通路和氨基酸代謝通路而導(dǎo)致毒性效應(yīng),并持續(xù)抑制核酸合成通路。同時(shí),研究結(jié)果表明生物型透射電鏡和基于GC