納米銀在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用及其生物學(xué)特性的研究

納米銀在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用及其生物學(xué)特性研討奚廷斐中國(guó)藥品生物制品檢定所一、納米銀在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用二、納米銀生物學(xué)特性的研討2納米銀資料具有很穩(wěn)定的物理化學(xué)性能,在電學(xué)、光學(xué)和催化等眾多方面具有比普通銀更優(yōu)良的性能,現(xiàn)已廣泛運(yùn)用于陶瓷資料、環(huán)保資料和涂料等許多領(lǐng)域。一、納米銀在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用

3銀離子具有很強(qiáng)的殺菌性,在一切金屬中其殺菌活性名列第二(汞名列第一,但有毒副作用、現(xiàn)已不用)。多年來(lái)的研討闡明,銀離子對(duì)12種革蘭氏陰性菌、8種革蘭氏陽(yáng)性菌、6種霉菌均有劇烈的殺滅作用。但近年來(lái)的研討闡明，納米銀顆粒的抗菌性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的銀離子殺菌劑,如硝酸銀和磺胺嘧啶銀，具有更好的殺菌效果。所以納米銀在醫(yī)學(xué)上也得到了廣泛運(yùn)用。

42004年以來(lái)，已有89種含納米銀的醫(yī)療產(chǎn)品獲得了我國(guó)各級(jí)食品藥品監(jiān)視管理局的注冊(cè)批件，進(jìn)入臨床運(yùn)用。5納米銀婦用抗菌器遼食藥監(jiān)械（準(zhǔn)）字2005第2640018號(hào)納米銀婦用抗菌凝膠豫食藥監(jiān)械（準(zhǔn)）字2005第26400157號(hào)納米銀婦用抗菌凝膠蘇食藥監(jiān)械（準(zhǔn)）字2005第2260683號(hào)納米銀婦科抗菌器黔食藥監(jiān)械（準(zhǔn)）字2005第2640012號(hào)納米銀醫(yī)用婦炎栓蘇食藥監(jiān)械（準(zhǔn)）字2005第2640745號(hào)納米銀婦女外用抗菌凝膠粵藥管械（準(zhǔn)）字2004第2640026號(hào)納米銀婦女外用抗菌器粵藥管械（試）字2004第2060018號(hào)納米銀手術(shù)切口貼湘食藥監(jiān)械（準(zhǔn)）字2006第2640045號(hào)納米銀創(chuàng)傷貼湘食藥監(jiān)械（準(zhǔn)）字2006第2640044號(hào)納米銀燒燙傷貼湘食藥監(jiān)械（準(zhǔn)）字2006第2640047號(hào)納米銀止血消炎貼吉食藥監(jiān)械（準(zhǔn)）字2005第2640122號(hào)納米銀凝膠抗菌器桂食藥監(jiān)械（準(zhǔn)）字2005第2640131號(hào)6含納米銀醫(yī)療產(chǎn)品種類1、納米銀抗菌敷料 納米銀創(chuàng)可貼、燒燙傷貼、潰瘍貼等2、納米銀抗菌導(dǎo)管 超滑抗菌導(dǎo)尿管3、納米銀抗菌器械 抗菌手術(shù)刀、手術(shù)鉗、手術(shù)鑷、手術(shù)針等74、納米銀婦科用品 納米銀婦用抗菌器、納米銀抗菌洗液、納米銀婦用抗菌栓、納米銀婦用抗菌凝膠等5、納米銀方案生育用品 納米銀避孕套、納米銀宮內(nèi)節(jié)育器等 6、其它 納米銀骨水泥、納米銀外用抗菌噴霧器、納米銀口腔抗菌沖洗器等8長(zhǎng)春市科新生化藥械研討所深圳市清華源興納米醫(yī)藥科技湖南湘佳醫(yī)用器材深圳市源興納米醫(yī)藥科技沈陽(yáng)得康醫(yī)藥科技武漢名實(shí)生物醫(yī)藥科技有限責(zé)任公司河南英泰醫(yī)療科技內(nèi)蒙古東銀科技內(nèi)蒙古國(guó)創(chuàng)高科生物醫(yī)學(xué)工程南京希科納米醫(yī)藥技術(shù)國(guó)內(nèi)消費(fèi)納米銀醫(yī)療產(chǎn)品的公司9泰州艾力特生物科技長(zhǎng)春吉大高科技股份湛江新同德制藥桂林天和藥業(yè)股份貴州榮發(fā)制藥有限責(zé)任公司貴州佳宜醫(yī)藥科技貴州紅躍藥業(yè)廣東同德藥業(yè)福州康爾威醫(yī)療器械吉林邦安寶醫(yī)用設(shè)備深圳市愛(ài)杰特醫(yī)藥科技10二、納米銀生物學(xué)特性研討11 2003年以來(lái)，已有很多研討報(bào)告了納米資料具有特殊的生物學(xué)性質(zhì)：〔1〕從生物體整體而言，納米資料在生物體內(nèi)的分布途徑及靶器官具有特殊性〔2〕從細(xì)胞程度來(lái)講，與常規(guī)資料不同，納米顆粒可以經(jīng)過(guò)一些方式直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，導(dǎo)致細(xì)胞功能的改動(dòng)甚至喪失，影響細(xì)胞的正常任務(wù)。12納米資料這些生物學(xué)特性能夠會(huì)導(dǎo)致生物負(fù)效應(yīng)?！?〕納米資料在生物體內(nèi)的分布途徑及靶器官具有特殊性，可以分布和蓄積在常規(guī)資料無(wú)法到達(dá)的靶器官。所以，其毒性發(fā)生的部位、引起的毒性反響、呵斥的病理變化和毒性作用機(jī)理與常規(guī)資料有明顯差別?！?〕納米顆?？梢越?jīng)過(guò)各種方式直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，導(dǎo)致細(xì)胞功能的改動(dòng)甚至喪失，影響細(xì)胞的正常功能。13所以，即使化學(xué)構(gòu)造完全一樣，但只需一個(gè)物質(zhì)的尺度到達(dá)納米級(jí)，也要把該物質(zhì)作為一種新物質(zhì)，采用更加適宜納米資料的技術(shù)和手段，對(duì)其進(jìn)展平安性評(píng)價(jià)。14但是，對(duì)于納米銀這種已進(jìn)入臨床運(yùn)用的納米醫(yī)用資料來(lái)講，它能否具有上述生物學(xué)特性、假設(shè)有能否呵斥生物負(fù)效應(yīng)了？對(duì)于這些問(wèn)題的答案還不了解。15因此以納米銀顆粒為研討對(duì)象，對(duì)它的生物學(xué)特性進(jìn)展研討?！?〕模擬臨床給藥方式，調(diào)查納米銀在體內(nèi)的吸收、分布、蓄積、代謝情況，察看納米資料有無(wú)特殊靶器官?！?〕針對(duì)上述兩種納米資料的特殊靶器官進(jìn)展研討，力爭(zhēng)在細(xì)胞程度甚至分子程度上解釋兩種納米資料與靶器官細(xì)胞作用的機(jī)理。16實(shí)驗(yàn)方法17 將120只雌性Wistar大鼠隨機(jī)分為4組，分別為空白對(duì)照組、納米銀1次組、納米銀10次組、微米銀組；每組分別注射1ml細(xì)胞培育液〔空白對(duì)照溶液〕、納米銀混懸液和微米銀混懸液，其中納米銀10次組分10次注射，每次注射0.1ml；銀的注射總量均為62.8mg/kg，注射方式為皮下注射。 分別在2周、4周、8周、12周、18周、24周時(shí)，每組任選5只動(dòng)物，轉(zhuǎn)移到代謝籠中豢養(yǎng)，搜集動(dòng)物24h糞便和尿液；之后分別從這些動(dòng)物股動(dòng)脈取約3ml血液；然后斷髓處死動(dòng)物，解剖取注射部位、腦、心、肝、脾、肺、腎、一根股骨、卵巢、子宮、腎上腺。18 將一切臟器、血液和排泄物，用HNO3和HClO4消解，利用ICP-MS測(cè)試消解液中的Ag含量，再根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算每個(gè)臟器中的Ag含量。 分別在2周、12周、24周時(shí)，每組任選3只動(dòng)物，解剖后用手術(shù)刀從取出動(dòng)物的注射部位皮膚、腎、肝、脾、腦、肺中取一小塊，處置后進(jìn)展超微病理分析。19結(jié)果討論20納米銀和微米銀皮下注射后在體內(nèi)的分布

注射后的納米銀和微米銀在大鼠體內(nèi)的分布代謝主要可分為3個(gè)部分： 〔1〕蓄積在注射部位 〔2〕被代謝排泄到體外 〔3〕從注射部位遷移出并分布到體內(nèi)其它臟器。21注射部位 排泄物22遷移到體內(nèi)的銀23納米銀和微米銀顆粒在體內(nèi)分布上的差別2425圖1-8腎臟銀含量變化曲線圖262728圖1-11腦部銀含量變化曲線圖29圖1-12肺部銀含量變化曲線圖30納米銀體內(nèi)分布途徑的推測(cè) 要想使納米銀在體內(nèi)這么多臟器中分布，普通必需是經(jīng)過(guò)生物體內(nèi)的循環(huán)系統(tǒng)，尤其是血液循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。而且已有研討報(bào)道進(jìn)入皮膚的納米資料可以遷移到淋巴液或血液中。 因此為了驗(yàn)證納米銀能否也是經(jīng)過(guò)血液而分布全身的，在實(shí)驗(yàn)中的每個(gè)時(shí)間點(diǎn)，從各組待殺動(dòng)物的股自動(dòng)脈抽取了1ml動(dòng)脈血，經(jīng)過(guò)消解定容，最后利用ICP-MS測(cè)定了其中的銀含量。31圖1-13血液中銀含量變化曲線圖32 進(jìn)入體內(nèi)的納米銀顆粒能夠是以兩種形狀分布到全身。 第一，納米銀在體內(nèi)能夠被體液溶解，產(chǎn)生Ag＋，這些Ag＋再分布于全身。 第二，由于納米銀外表帶負(fù)電荷，可與蛋白質(zhì)的正電荷因靜電吸附而構(gòu)成的結(jié)實(shí)結(jié)合，所以納米銀顆粒具有良好的親蛋白性，可與血漿蛋白或其它生物蛋白反響，資料外表覆有一層生物蛋白膜或者血漿蛋白膜，這些覆蛋白膜的納米銀流動(dòng)性更好，經(jīng)過(guò)蛋白的代謝，分布于全身。33 所以僅根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的ICP-MS的測(cè)試結(jié)果，是無(wú)法分辨出進(jìn)入體內(nèi)的銀是以離子方式存在還是以顆粒形狀存在，也就不能判別納米銀能否具有可以在體內(nèi)遷移的生物學(xué)特性。所以進(jìn)一步對(duì)各組動(dòng)物體內(nèi)各臟器的超微構(gòu)造進(jìn)展了觀測(cè)。342.2超微病理分析結(jié)果35〔1〕腎 在對(duì)照組和微米銀組動(dòng)物腎臟超微病理圖片中未發(fā)現(xiàn)異常物質(zhì)。但納米銀組動(dòng)物的腎小管上皮細(xì)胞的胞漿中可發(fā)現(xiàn)高電子密度的球形物質(zhì)，尺寸在納米級(jí)，推測(cè)為納米銀顆粒；這些納米銀顆粒能夠分布在溶酶體和線粒體中。此外，在納米組動(dòng)物的腎小球、腎小囊腔、血管腔中也發(fā)現(xiàn)有類似的納米尺度高電子密度的球形物質(zhì)。36腎小球和腎小囊腔邊緣的足細(xì)胞足突上發(fā)現(xiàn)有納米銀顆粒，但在腎小囊腔中未發(fā)現(xiàn)有納米銀顆粒a40000×Bar=100nmb40000×Bar=100nm37 2周 12周 24周20000×Bar＝300nm 20000×Bar＝300nm 40000×Bar＝100nm腎小管上皮細(xì)胞中的納米銀顆粒38〔2〕肝 在對(duì)照組和微米銀組動(dòng)物肝臟超微病理圖片中未發(fā)現(xiàn)異常物質(zhì)。但納米銀組動(dòng)物的肝細(xì)胞胞漿中可發(fā)現(xiàn)高電子密度的球形物質(zhì)，尺寸在納米級(jí)，推測(cè)為納米銀顆粒；這些納米銀顆粒能夠分布在溶酶體和線粒體中。此外，在納米組動(dòng)物的肝血竇、竇周隙中也發(fā)現(xiàn)有類似的納米尺度高電子密度的球形物質(zhì)。3920000×Bar＝300nm 40000×Bar＝100nm由上圖可以發(fā)如今肝血竇的竇周隙中有納米銀顆粒，因此可以推斷納米銀顆?？梢詮难軆?nèi)皮細(xì)胞間隙遷移到竇周隙中。40 2周 12周 24周40000×Bar＝100nm 20000×Bar＝300nm 40000×Bar＝100nm超微病理照片顯示在肝細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)有納米銀顆粒。推測(cè)是部分納米銀顆粒依然會(huì)以單分散的方式存在，并進(jìn)入了肝細(xì)胞內(nèi)。41〔3〕脾 在對(duì)照組和微米銀組動(dòng)物脾臟超微病理圖片中未發(fā)現(xiàn)異常物質(zhì)。但納米銀組動(dòng)物的脾索淋巴細(xì)胞胞漿中可發(fā)現(xiàn)高電子密度的球形物質(zhì)，尺寸在納米級(jí)，推測(cè)為納米銀顆粒；這些納米銀顆粒能夠分布在溶酶體和線粒體中。此外，在納米組動(dòng)物的脾血竇中也發(fā)現(xiàn)有類似的納米尺度高電子密度的球形物質(zhì)。而且發(fā)現(xiàn)納米銀組動(dòng)物脾臟巨噬細(xì)胞數(shù)量較多。4240000×Bar＝100nm 20000×Bar＝300nm脾索中的納米銀顆粒43

2周 12周 24周40000×Bar＝100nm 40000×Bar＝100nm 20000×Bar＝300nm超微病理照片顯示在淋巴細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)有納米銀顆粒。推測(cè)是部分納米銀顆粒依然會(huì)以單分散的方式存在，并進(jìn)入淋巴細(xì)胞內(nèi)。44〔4〕腦 在對(duì)照組和微米銀組動(dòng)物腦部超微病理圖片中未發(fā)現(xiàn)異常物質(zhì)。但納米銀組動(dòng)物的腦部超微病理圖片可以看到比較多壞死的神經(jīng)元，而且腦神經(jīng)元中可發(fā)現(xiàn)高電子密度的球形物質(zhì)，尺寸在納米級(jí)，推測(cè)為納米銀顆粒。這些納米銀顆粒能夠分布在線粒體中。 此外，納米組動(dòng)物的血腦屏障外的星形細(xì)胞腳板腫脹，顯示血腦屏障被破壞。在被破壞的血腦屏障的血管內(nèi)皮細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)有類似的納米尺度高電子密度的球形物質(zhì)。

45納米組微米組空白對(duì)照組納米銀組動(dòng)物的血腦屏障外側(cè)的星形細(xì)胞腳板明顯腫大，這顯示血腦屏障被破壞。與微米銀組和空白對(duì)照組之間有明顯差別。46 a b 10000×Bar＝1μm 40000×Bar＝100nm被破壞的血腦屏障中有納米銀顆粒b4740000×Bar＝100nm 40000×Bar＝100nm正在經(jīng)過(guò)血腦屏障的納米銀顆粒48推測(cè)能夠有兩種途徑：〔1〕第一，經(jīng)過(guò)血管內(nèi)皮細(xì)胞的胞吞和胞吐的轉(zhuǎn)運(yùn)作用經(jīng)過(guò)血腦屏障?！?〕松弛內(nèi)皮細(xì)胞間的嚴(yán)密銜接或溶解內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞膜的方式破壞BBB而進(jìn)入腦細(xì)胞。但是僅經(jīng)過(guò)本實(shí)驗(yàn)的研討結(jié)果很難斷定，納米銀顆粒是如何從血液中遷移出來(lái)的，還需求進(jìn)一步的研討證明。49 a b c10000×Bar＝1μm 5000×Bar＝1μm 20000×Bar＝300nm正常神經(jīng)元和固縮神經(jīng)元中的納米銀顆粒a正常神經(jīng)元 b固縮神經(jīng)元 c固縮神經(jīng)元中有納米銀顆粒50

2周 12周 24周40000×Bar＝100nm 40000×Bar＝100nm 40000×Bar＝100nm納米銀組動(dòng)物神經(jīng)元中的納米銀顆粒51〔5〕肺 在對(duì)照組和微米銀組動(dòng)物肺部超微病理圖片中未發(fā)現(xiàn)異常物質(zhì)。但納米銀組動(dòng)物的肺泡上皮細(xì)胞的胞漿中可發(fā)現(xiàn)高電子密度的球形物質(zhì)，尺寸在納米級(jí)，推測(cè)為納米銀顆粒。此外，在納米組動(dòng)物的血管腔中也發(fā)現(xiàn)有類似的納米尺度高電子密度的球形物質(zhì)。52

2周 12周 24周40000×Bar＝100nm 40000×Bar＝100nm 40000×Bar＝100nm肺泡上皮細(xì)胞中的納米銀顆粒53 在本研討中對(duì)各個(gè)臟器超微病理分析照片中可以發(fā)現(xiàn)高電子密度的球形物質(zhì)，尺寸在納米級(jí)。將這些照片與原始的納米銀顆粒照片比較，可以發(fā)現(xiàn)各臟器血管腔中的高