碘氧鉍納米材料對人類皮膚角質(zhì)細胞的毒性研究.pdf

1、碘氧鉍(BiOI)作為一種新型半導體納米材料，因其獨特的層狀電子結(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)境中暴露的機會也越來越多，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)及團聚狀態(tài)等，而這些不同通常會影響納米材料與細胞間的相互作用，進而影響納米材料的毒性。細胞毒性評價采用體外

2、細胞培養(yǎng)法，其優(yōu)點是快速有效，并且在揭示材料毒性的產(chǎn)生及其影響因素和毒性機理等方面具有明顯的優(yōu)勢。因此，在細胞水平上研究BiOI的體外細胞毒性作用，并探討毒性機制，建立可靠的毒性評價的方法，為BiOI的生物效應(yīng)研究提供重要的參考依據(jù)，這將對BiOI日后的廣泛應(yīng)用有著深遠的意義。
　　基于以上考慮，本文以人類皮膚角質(zhì)細胞(HaCaT)為模型，研究了三種不同的BiOI納米材料的細胞毒性，主要分為以下三個方面:
　　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HaCaT細胞的毒性實驗提供了原料。其次，本實驗探索了混合溶劑對BiOI制備的影響，結(jié)果表明溶劑中有水加入時，

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。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為研究對象，增加PVP的加入量，可以進一步減小所得BiOI的粒徑。
　　2.采用體外細胞培養(yǎng)模型HaCaT細胞株，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小時后的細胞毒性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)

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

6、粒體膜電位、細胞周期、細胞凋亡）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）的細胞毒性機制。結(jié)果表明其可能的毒性機制是:BiOI與細胞作用，依靠細胞膜的流動性進入細胞，破壞細胞膜的完整性，攻擊細胞核及線粒體等細胞器，造成細胞凋亡和周期阻滯。這種毒理學差異主要與三種BiOI在細胞的內(nèi)攝量和活性氧聚集有關(guān)，BiOI的形貌、粒徑和表面性質(zhì)對細胞毒性有著至關(guān)重要的作用，片