基于透射電鏡和代謝組學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制研究的有效方法,以及提供評價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)毒性機制研究的計量選擇以及生物安全性指標識別提供依據(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細胞亞結(jié)構(gòu)的影響,及利用基于GC/TOFMS的代謝組學,分析納米顆粒對細胞代謝水平的影響,為建立下游代謝物變化與信號通路變化的關(guān)系提供有效數(shù)據(jù),以期對其毒性效應(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了兩種納米材料對小鼠成纖維細胞(L929 cell line)的毒性效應(yīng)。透射電鏡觀察研究結(jié)果表明,L929細胞亞細胞結(jié)構(gòu)受損程度隨納米顆粒濃度增加和作用時間增長而增加,參照細胞結(jié)構(gòu)主要為細胞內(nèi)泡狀結(jié)構(gòu)和線粒體等。同時,濃度效應(yīng)對納米顆粒毒性的影響大于時間效應(yīng)?；诖x組學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重干擾的(impact-value>0.10)。其中,有10個明顯

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可能是通過引發(fā)氧化應(yīng)激、能量損傷及DNA和RNA受損而導致毒性效應(yīng)。基于代謝組學的聚苯乙烯納米顆粒毒性研究中,發(fā)現(xiàn)13個在濃度梯度中均有明顯變化的代謝物。分析表明,無論濃度高低,聚苯乙烯納米顆粒主要通過擾動細胞內(nèi)糖代謝通路和氨基酸代謝通路而導致毒性效應(yīng),并持續(xù)抑制核酸合成通路。同時,研究結(jié)果表明生物型透射電鏡和基于GC