納米氧化鋅對HEK293細(xì)胞的毒性作用及其作用機制的研究.pdf

1、納米氧化鋅（ZnO Nanoparticles，ZnO NPs）是目前繼碳納米管之后又一個備受關(guān)注的多功能納米材料。納米氧化鋅的顆粒大小約在1～100nm之間。由于晶粒的細(xì)微化，其表面電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了宏觀物體所不具有的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)以及高透明度、高分散性等特點，而被廣泛應(yīng)用于橡膠、陶瓷、化工、環(huán)保、飼料、電子、化妝品、光學(xué)、生物、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。納米氧化鋅在創(chuàng)造巨

2、大經(jīng)濟效益的同時，其毒性和健康效應(yīng)也應(yīng)引起人們的關(guān)注。但是，到目前為止，關(guān)于納米氧化鋅的生物安全性的研究還很少，而且已取得的研究結(jié)果也并不統(tǒng)一，還需要進行大量的研究證明?；诖?，本研究以三種不同尺寸的納米氧化鋅（15nm、30nm、90nm）為對象，比較不同濃度的納米氧化鋅（15nm）對HEK293細(xì)胞的毒性大小以及同一濃度（4.0μg/ml）不同尺寸的氧化鋅（常規(guī)氧化鋅、15nm、30nm、90nm）對HEK293細(xì)胞的毒性差異，并進

3、一步研究納米氧化鋅的毒性作用機制，以期為納米氧化鋅做體外安全性評估，并為納米材料毒理學(xué)以及其生物安全性研究提供一定的理論依據(jù)。
　　首先，利用透射電子顯微鏡（TEM）和動態(tài)光散射（DLS）對實驗所用納米氧化鋅（15nm、30nm、90nm）進行表征，然后分別從納米氧化鋅對HEK293細(xì)胞的細(xì)胞形態(tài)學(xué)、細(xì)胞損傷、抗氧化指標(biāo)等方面的影響進行研究。研究結(jié)果顯示，實驗所用3種不同尺寸ZnO NPs的純度均大于99.9％，其結(jié)構(gòu)均為紅鋅礦晶

4、型，其尺寸均比理論尺寸略大。用15nm不同濃度（0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0μg/ml）的ZnO NPs、同一濃度（4.0μg/ml）不同尺寸（常規(guī)ZnO、15nm、30nm、90nm）的ZnO NPs處理HEK293細(xì)胞，培養(yǎng)48h后，熒光顯微鏡觀察顯示，隨著ZnO NPs濃度的逐漸增大，HEK293細(xì)胞逐漸出現(xiàn)形態(tài)學(xué)變化：細(xì)胞排列疏松，間隙增大，胞質(zhì)內(nèi)顆粒物增多，透明度下降，部分細(xì)胞回縮變圓并出現(xiàn)脫落。且在相

5、同濃度下，ZnO NPs尺寸越小，這種變化越明顯。MTT、流式細(xì)胞儀、Caspase3檢測結(jié)果顯示，隨著ZnO NPs濃度的增大，HEK293細(xì)胞活性逐漸降低，凋亡率逐漸升高，Caspase3活性逐漸增強；隨著ZnO NPs尺寸的減小，HEK293細(xì)胞活性逐漸降低，凋亡率逐漸升高，Caspase3活性逐漸增強。HEK293細(xì)胞抗氧化指標(biāo)（MDA、ROS、GSH）檢測結(jié)果顯示，隨著ZnO NPs濃度的增大，HEK293細(xì)胞中MDA和ROS

6、水平逐漸升高，GSH水平逐漸降低；隨著ZnO NPs尺寸的減小，HEK293細(xì)胞中MDA和ROS水平逐漸升高，GSH水平逐漸降低。MDA、ROS的過量積累，GSH的大量消耗，影響了細(xì)胞正常的氧化-抗氧化水平，誘導(dǎo)HEK293細(xì)胞出現(xiàn)氧化應(yīng)激狀態(tài)，從而進一步誘導(dǎo)Caspase3的活化，最后導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生凋亡，且ZnO NPs對HEK293細(xì)胞的這種毒性作用具有明顯的劑量效應(yīng)和尺寸效應(yīng)，即ZnO NPs濃度越大，其對HEK293細(xì)胞的毒性越大