納米材料的生物毒性ppt課件

1、細(xì)胞吸收納米顆粒的途徑幾種納米材料的生物毒性展望郭心雨，物郭心雨，物10新能源新能源2019.03.16;優(yōu)越的磁性良好的導(dǎo)電性較高的反應(yīng)活性獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì);碳納米材料單壁納米碳管(SWCNTs)、多壁納米碳管(MWCNTs)、富勒烯(C60)、炭黑等金屬及氧化物納米材料氧化物納米材料(如納米 ZnO, TiO2, SiO2 等)、零價(jià)納米金屬材料(如納米鐵, 銀, 金等)和納米金屬鹽類(lèi)(如納米 硅酸鹽, 陶瓷等)量子點(diǎn)（CdSe, CdTe）; C60 對(duì)細(xì)胞、微生物、水生生物、陸生動(dòng)物等具有毒性效應(yīng), 但也有相反的研討結(jié)果。C60 能進(jìn)入人類(lèi)巨噬細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)、溶酶體和細(xì)胞核 ; 分子動(dòng)態(tài)模

2、擬研討闡明, 液體中 C60 極易與 DNA 中的核苷穩(wěn)定結(jié)合并使 DNA 變性而可 能喪失功能 ;C60 粉體本身普通不具有抑菌作用, 但其穩(wěn)定懸浮液(普通以聚會(huì)體 nC60 方式存在)會(huì)產(chǎn) 生毒性效應(yīng) 。; 很多研討者以為, C60 的毒性在于其能產(chǎn)生 ROS 而損傷機(jī)體組織, 尤其是 C60 具有脂溶性, 容易與生物體的脂 肪組分結(jié)合, 導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化, 添加細(xì)胞膜的通透性 但也有研討指出, C60 并未產(chǎn)生 ROS, 其本身可以充任一種氧化劑對(duì)有機(jī)體產(chǎn)生氧化壓力并呵斥損傷, 如蛋白質(zhì)氧化、細(xì)胞膜通透性和細(xì)胞呼吸變化等; MWCNTs能顯著抑制人類(lèi)腫瘤細(xì)胞的分裂生長(zhǎng)，但其毒性性質(zhì)遠(yuǎn)低于碳

3、納米纖維和炭黑MWCNTs可以進(jìn)入水生單細(xì)胞真核動(dòng)物貽貝棘尾蟲(chóng)的線粒體，損害細(xì)胞膜、線粒體、細(xì)胞核SWCNTs能對(duì)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生毒性效應(yīng)，抑制其噬菌作用;有學(xué)者以為，CNTS的毒性來(lái)自其產(chǎn)生的ROS，但缺乏直接的證據(jù)Koyama等以為CNTs的毒性主要來(lái)自其所含的雜質(zhì)，包括不定形碳和金屬催化劑等Muller等以為CNTs的外表構(gòu)造缺陷是其具有急性毒性和基因毒性的主要緣由;The cytotoxicity of carbon nanomaterials in alveolarmacrophages shows a nanostructural-dependent feature. The cyto

4、toxicitydecreases on the basis of mass: SWNTs MWNT10 C 60 . MWNT10:diameter range from 10 to 20 nm. Reproduced with permission fromreference ; 金屬及氧化物納米資料普通都具有細(xì)胞毒性，毒性大小決議于納米資料的濃度、外形、外表電荷性質(zhì)等 將納米資料分為細(xì)微溶解和不溶解兩類(lèi)，指出可溶性納米資料的毒性主要是由于溶解產(chǎn)生的金屬離子，而不溶性納米資料的細(xì)胞毒性那么能夠是由于產(chǎn)生ROS。 在研討金屬及氧化物納米資料的生物毒性機(jī)理時(shí)，受試生物的選擇非常重要，假設(shè)受試生

5、物對(duì)溶解出的金屬離子非常敏感，納米資料本身毒性往往會(huì)被其所產(chǎn)生的金屬離子的毒性掩蓋;Cellular uptake of Au NRs by MCF-7 cellsTransmission electron microscope (TEM) images of CTAB-coated Au NRs with different aspectratios: A) CTAB-1, B) CTAB-2, C) CTAB-3, and D) CTAB-4. E) shows the shape- and surface-coating-dependent cellular uptake of Au N

6、Rs coated byCTAB. F) TEM images showing the process of cellular uptake. The Au NRs form aggregates, enter into vesicles in this form, and get into lysosome.Reproduced with permission from reference21. Copyright 2019, Elsevier Ltd.;量子點(diǎn)具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)性質(zhì)和生物相容性等，應(yīng)經(jīng)大量運(yùn)用于醫(yī)學(xué)成像，太陽(yáng)能電池，光子學(xué)和長(zhǎng)途通訊等領(lǐng)域粒徑小于5nm的量子點(diǎn)CdS

7、e,CdSe/ZnS可以直接進(jìn)入大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的細(xì)胞內(nèi)，并產(chǎn)生毒性效應(yīng)；大腸桿菌可以把量子點(diǎn)重新排除體外，而枯草芽孢桿菌那么不能量子點(diǎn)的生物毒性機(jī)理也存在對(duì)其溶解產(chǎn)生金屬離子能否是主要制度因子的爭(zhēng)議。另外，這些量子點(diǎn)可以進(jìn)入細(xì)胞，并產(chǎn)生與其在在溶液中不一樣的毒性效應(yīng);uROS的產(chǎn)生對(duì)生物體的毒害作用是迄今最為普遍接受的一種納米資料致毒機(jī)制。ROS可添加氧化壓力，導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化、破壞細(xì)胞膜，一些機(jī)油氧化性的納米資料，接觸細(xì)胞膜后會(huì)直接添加細(xì)胞的氧化壓力，導(dǎo)致毒性。u另一些納米資料可以經(jīng)過(guò)細(xì)胞內(nèi)陷、膜通效應(yīng)道及細(xì)胞吞噬作用等進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，或經(jīng)過(guò)細(xì)胞膜破壞進(jìn)入細(xì)胞。進(jìn)入細(xì)胞的納米資料會(huì)添加氧

8、化壓力，并能夠與細(xì)胞內(nèi)含物相互作用，破壞細(xì)胞的構(gòu)造和功能。u細(xì)胞內(nèi)含物也會(huì)經(jīng)過(guò)細(xì)胞膜破壞流出細(xì)胞從而出現(xiàn)毒性效應(yīng)。u一些納米資料在培育液和細(xì)胞內(nèi)放出都能夠釋放有毒物質(zhì)如金屬離子而產(chǎn)生毒性。;1, NP 產(chǎn)生活性氧物質(zhì)(ROS); 2, 一些 NP 能釋放金屬離子等有毒物質(zhì); 3, NP 附著在細(xì)胞表面; 4, NP 通過(guò)細(xì)胞內(nèi)陷、 膜通道及細(xì)胞吞噬作用等進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部; 5, NP 產(chǎn)生的 ROS 和有毒物質(zhì)破壞細(xì)胞膜; 6, NP 通過(guò)破壞的細(xì)胞膜處 進(jìn)入細(xì)胞; 7, NP 對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生氧化壓力并破壞細(xì)胞器等; 8, 細(xì)胞內(nèi) 含物外泄到胞外; 9, NP 最終導(dǎo)致生物毒性效應(yīng);現(xiàn)今研討中存在的問(wèn)題現(xiàn)今研討中存在的問(wèn)題 至今, 絕大部分毒性研討均在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)展, 較少思索環(huán)境要素的影響, 但實(shí)驗(yàn)內(nèi)單終身物毒性測(cè)試結(jié)果不能代表真實(shí)環(huán)境的化學(xué)和生物學(xué)上的復(fù)雜性, 環(huán)境條件會(huì)影響納米資料的物化屬性, 從而影響其毒性效應(yīng) . 少量模擬研討也得到了相反的研討結(jié)果.; 目前, 科學(xué)界對(duì)納米資料的生物毒性數(shù)據(jù)已有 一定的積累, 對(duì)其致毒機(jī)理的討論也達(dá)成了一些共 識(shí)。但由于毒性實(shí)驗(yàn)所選取的資料規(guī)格、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)條件等不同, 獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果亦不盡一樣, 毒性機(jī)理也 還有一些其他的解釋和爭(zhēng)議。 為了解納米資料的生態(tài)毒性及效應(yīng), 必需建立一套相對(duì)完好、科學(xué)的納米資料毒性