纳米银细胞毒性体外检测方法研究进展
纳米颗粒体外毒性评估技术研究
纳米颗粒体外毒性评估技术研究随着纳米科技的迅速发展，纳米材料的应用领域也不断扩大。
然而，纳米材料对人类健康和环境的影响也逐渐受到关注。
为了确保纳米材料的安全性，需要开发出有效的纳米颗粒体外毒性评估技术。
纳米材料具有与普通材料不同的特性，如比表面积大、高比表面反应性、大小等特点。
这些特性使得纳米材料的生物相容性、毒性等表现出明显的不同于传统材料的特性。
因此，纳米颗粒的毒性评估需要采用特殊的方法。
一种常用的纳米颗粒体外毒性评估方法是细胞实验。
细胞实验通常使用体外培养的人类或动物细胞系进行，评估纳米颗粒对细胞的毒性。
这种方法的优点是操作简单，结果能够快速得到，但它仅能评估纳米颗粒对单个细胞的影响，难以反映细胞间的相互作用和整个生物系统的反应。
另外，纳米颗粒的口服毒性评价也是纳米颗粒体外毒性评估的重要一环。
但实验的难点在于如何分离、检测和精确定量纳米颗粒吸收到生物体内的数量。
而且，在口服毒性实验中，纳米颗粒的生物转化特性非常重要，因为纳米颗粒进入生物体后，容易携带生物内的物质进入细胞内部，从而造成不利影响。
目前，以文献为基础的评估方法是当下常用的纳米颗粒口服毒性评估方法。
根据这一方法，通过对携带有纳米颗粒的溶液进行生化学分析，可以快速获得纳米颗粒对生物的作用。
这种评估方法的优点是具有很高的剂量准确性，但是缺点是难以在实验室条件下准确模拟纳米颗粒进入生物体内的过程。
除细胞实验和口服毒性实验，一种新的纳米颗粒体外毒性评估方法是组织培养模型。
利用不同的细胞类型和体外生长方法，体外培养模型可以复现不同的组织类型和生长条件。
通过模拟人体内纳米颗粒进入组织细胞所需要的条件，可以像在真实的病变组织中一样评估有毒纳米颗粒的生物学效应。
这种评估方法的优点在于能够更准确地模拟纳米颗粒与生物体之间的相互作用，并且能够更好地反映不同组织类型对纳米颗粒的反应。
总之，纳米颗粒体外毒性评估技术的研究旨在确保纳米材料的生物相容性并促进纳米科技向更好、更安全的方向发展。
水体环境中纳米银的来源、迁移转化及毒性效应的研究进展
2013年第32卷第11期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·2727·化工进展水体环境中纳米银的来源、迁移转化及毒性效应的研究进展唐诗璟，郑雄，陈银广（同济大学环境科学与工程学院，污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海 200092）摘要：纳米银已成为日用产品中广泛使用的原材料，不可避免地将通过各种途径进入水体环境中，主要是在纳米银合成加工环节以及使用含纳米银的产品中，其将对环境构成潜在威胁。
目前已在自然水体与污水处理厂中检测出纳米银，其进入水体环境后将发生迁移转化，导致其价态与种类的变化。
本文将从物理作用、化学作用以及与生物大分子作用3个方面进行分析，并总结了主要的影响因素：pH值、离子强度以及电解质种类，进而阐述了纳米银毒性产生机理：一是溶解出的银离子，二是纳米银颗粒本身，并分析了迁移转化行为对毒性的影响。
最后列出了目前急需解决的问题：一是建立具体水体中纳米银浓度的数据库；二是分析纳米银在实际环境中迁移转化行为；三是需要对纳米银的致毒机理进行深入研究。
本综述旨在为预测纳米银在水体环境中的浓度、环境行为及其环境风险奠定了相关的理论基础。
关键词：纳米银；来源；迁移转化；水体环境；毒性中图分类号：X 131.2 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2013）11–2727–07DOI：10.3969/j.issn.1000-6613.2013.11.035Research progresses in aquatic environmental silver nanoparticles：Sources，transformation and toxicityTANG Shijing，ZHENG Xiong，CHEN Yinguang（State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse，College of Environmental Science and Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China）Abstract：Silver nanoparticles (AgNPs)，as common raw materials of commodities，can be inevitably released into the aquatic environment through various ways，such as synthesis，manufacturing and AgNPs products applications. AgNPs has been found in natural water bodies and wastewater treatment plants. The mitigation and transformation of AgNPs in the aquatic environment could result in the change of its valence and species. This paper focused on the physical，chemical and biological aspects and summarized the key factors affecting AgNPs behaviors，including pH，ionic strength，and electrolyte.Toxicity mechanisms of AgNPs were also analyzed. The relationship between the toxicity mechanism and their fate in the environment was established. The problems need to be solved include establishing the AgNPs concentration database in realistic waters，analyzing the fate and behavior of AgNPs in actual environment，and research on the toxicity mechanism of AgNPs. This paper is aiming at providing theoretical foundation to predict concentrations，behaviors and risks of AgNPs in the environment.Key words：silver nanoparticles；source；transformation；aquatic environment；toxicity银已经被人们使用长达120多年，早期银主要用于照片业[1]。
纳米银抗菌活性和细胞毒性评价
纳米银抗菌活性和细胞毒性评价纳米银的引入纳米技术在生物医学领域具有广泛的潜力，其中纳米银是应用最广泛的材料之一。
纳米银抗菌和抗病毒的能力已经被广泛研究，并在医疗设备、防护用品、化妆品等领域得到了广泛应用。
但是，纳米银引起的争议也越来越多，因为它对人体及生态系统的影响仍在探究当中。
纳米银的抗菌活性纳米银抗菌的机制主要有两种：一是纳米银粒子与细菌细胞表面反应，引发氧化应激反应；二是纳米银粒子进入细胞，与核酸或蛋白质相互作用，干扰菌体生命活动。
纳米银在不同领域的抗菌效果也有差异。
例如，在医疗领域，纳米银能有效杀死被医疗设备污染的病原体，并能够防止它们回归。
同样，在化妆品及日用品中，纳米银被广泛使用于其防菌能力，能够避免细菌的滋生，延长产品寿命。
纳米银的细胞毒性然而，由于纳米银的颗粒极其微小，其可以穿透细胞膜，在细胞内部累积，因此引起人体细胞毒性。
纳米银也能够与DNA和蛋白质相互作用，进而对细胞核产生影响，导致细胞死亡。
这些结果将对人体健康产生影响，所以人们越来越关注纳米银的安全性。
然而，纳米银的毒性与其粒子大小，形状，表面性质和浓度等因素有关。
此外，毒性受到受试物种，接触途径和细胞类型的影响也很大。
纳米银的安全性评价为了明确纳米银的安全性，需要科学的评价方法。
常见的方法包括体外细胞毒性评价，细胞吸收评价，组织毒性评价和生命体毒性评价等。
在体外细胞毒性评价中，研究人员通常通过细胞存活率，细胞凋亡率，氧化应激水平等指标评价纳米银的细胞毒性。
此外，还可以结合细胞传递方式等方法进一步评估其毒性。
在动物模型中，如果需要评价纳米银在体内的毒性，通常采用小鼠或大鼠进行实验。
研究人员可以通过分析生物标志物如血液生化指标、组织病理学和影像等指标来评估纳米银的毒性。
生命体毒性评价主要通过分析生物的生长，繁殖等指标，以评估受纳米银影响的生物体对环境的适应能力。
结论总体来说，纳米银具有很好的抗菌效果，但其也存在一定的安全性问题。
纳米材料生态毒性检测方面取得进展
纳米材料生态毒性检测方面取得进展
发展快速、高通量的生物检测手段评估纳米材料生物效应安全对纳米材料的应用极为重要。
流式细胞术是毒理学检测的常用技术，具有高通量、快速、准确的特点。
由于纳米材料的高吸附特性、团聚等特点，严重干扰检测结果，使得流式细胞术难以运用于评估纳米材料对细菌的毒性评估。
针对此问题，我们分别建立了纳米材料细菌毒性和细胞毒性的双荧光方案。
（1）细菌毒性检测方法：GFP 绿色荧光表征细菌的生长，碘化丙啶PI 红色荧光标记区分死、活细胞，在流式细胞仪上准确区分细菌与纳米材料，通过绿色荧光和红色荧光细胞的相对比例，反应纳米材料的毒性。
对比单荧光标记，双荧光标记可以更准确的检测纳米材料的毒性。
对比实验表明，双荧光报告检测系统可以较准确的反应纳米材料的毒性，适用于纳米材料生物学效应的评估（图A ）。
（2）细胞毒性检测方法：采用3个真核诱导型启动子(AP-1, BTG2和IL8)，建立了三套哺乳动物细胞生物传感器，分别用于评估纳米材料致癌、致DNA 损伤和诱导炎症反应的潜在风险。
细胞传感器采用双荧光报告系统（mCherry/EGFP ）， 组成型CMV 启动子控制EGFP 基因的表达，用于监测荧光蛋白报告质粒的转染效率；mCherry 基因的转录由诱导型启动子控制，用于检测纳米材料的生物毒性（图B ）。
通过细胞系的选择，培养条件及流式细胞技术分析策略等多个方面进行优化，传感器的检测准确性和灵敏度均有显著的提高。
相比于传统的生物毒性检测手段及目前应用的荧光报告系统，该系统在检测成本，
效率及灵敏度方面优势显著。
双荧光报告基因生物传感器检测纳米材料生物毒性的原理。
纳米银毒理学研究进展
与安全性问题，目前尚无明确的结论，仍缺乏从分子、细胞、整
体水平上深入系统的研究 。 你|此，检测与纳米银接触后细胞基
附表达水平的改变，是ì'f1ft其生物安全性的一个新思路。 参考文献
( 1) SUNG .1 II.]J J ~I ， YOON J U,el ,,1. LWlg funclion changes in SpragueOawlf'Y ral, >lft"r prolonged inhalalion ex阳tUre to 山er nallopart 町l回 [ J ). Inhal Toxicol.京剧 .20(6) :567 -574 "21 m吨J N J S , LEE ß S. R飞 U H 、 .('1 aI.臼feets of rep"ated si lwr nanoparticles eX I酬'厅。n thc histologìcal . tmcture and murìns of 附al respi ratory mu阴阳 in rats [ J l To.i <,ol 1.p1t.20:酶， 182 ( 123 ) :24-28 31 BHOL K C ， SC 旧~CHTER P J. Top町aI n剧'町 rysωline sil vt' r CI'('剧、 su p pressωinflan1111atory cytokines and induccs apopt崎阳 of ìnllammatory ('{'II. ìn a 111urinc n...I ,, 1 of allcl'gic contuct dem1i.ltit 叫 J ) . Br J 快 nnato1 ， X阻， 152(6): 1235 - 1242 [4 ) J1 J H .JUNG J H , Kl M 5 5 ,ct al . Twenty - eight - day inh a1 .tìon toxicity 矶盹 s tuωt of 昏叮州仙巾 T nano》 d} 忖 h 川 ￥t;> i 1." 附 W 叩
纳米银的生物效应及毒性作用机制共3篇
纳米银的生物效应及毒性作用机制共3篇纳米银的生物效应及毒性作用机制1纳米银的生物效应及毒性作用机制近年来，随着纳米科技的发展，在医学、环保、生物学等领域中的应用越来越广泛。
尤其是纳米银这种具有高效杀菌、消毒、抗病毒等特性的材料，被广泛应用于口罩、消毒液、医疗设备等领域。
但同时，纳米银也受到越来越多的人们关注，因为其对人体和环境的影响也越来越引起关注和重视。
纳米银的生物效应是指其与生物体相互作用并引起生物体内生物化学反应的能力。
研究发现，与微米级普通银相比，纳米银具有更高效的生物杀菌和消毒效果，其微小尺寸的颗粒可以更容易地进入细胞、组织和器官中，从而更好地发挥生物效应。
但同时，其与生物体的相互作用会导致毒性反应，特别是对于人类健康可能产生危害。
纳米银的毒性作用机制主要包括两个方面：第一，纳米银颗粒能够直接损害生物膜和细胞结构，导致细胞凋亡或坏死。
例如，纳米银能够直接与胚胎、小鼠肝细胞等相互作用，破坏其细胞膜结构，从而导致细胞死亡。
第二，纳米银颗粒也可以通过影响生物体内的氧化还原反应和蛋白质结构而引发毒性反应。
研究表明，纳米银能够与生物体内的一些重要蛋白质相互作用，损害蛋白质的结构和功能，导致一系列生理反应失调，如免疫系统调节、氧化还原反应、自由基产生等。
同时，人们也关注到纳米银可能对环境和生态系统产生影响。
研究表明，纳米银能够进入水体和土壤中，影响生态系统和物种生存繁衍。
例如，纳米银能够通过进食污染水体的生物体而进入生态链中，从而影响整个生态系统的平衡。
综上所述，纳米银虽然具有很多优良的应用前景，但同时也需要关注其对人体健康和环境的潜在风险。
因此，在推广纳米银的应用时，应该采取更加科学的评价方法和安全管理措施，以最大限度地减少其对人类健康和环境的危害纳米银因其广泛的应用前景而备受关注，但其潜在的毒性和环境风险需要引起足够的重视。
特别是在人类健康和生态系统方面，纳米银可能会产生危害。
因此，我们需要采取科学的评价方法和安全管理措施，并继续进行研究，以确保纳米银应用的安全性和可持续性纳米银的生物效应及毒性作用机制2纳米银的生物效应及毒性作用机制随着纳米技术的不断发展，纳米材料逐渐被应用于生物医学、食品工业、电子信息等领域。
水体环境中纳米银的来源、迁移转化及毒性效应的研究进展
2013年第32卷第11期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·2727·化工进展水体环境中纳米银的来源、迁移转化及毒性效应的研究进展唐诗璟，郑雄，陈银广（同济大学环境科学与工程学院，污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海 200092）摘要：纳米银已成为日用产品中广泛使用的原材料，不可避免地将通过各种途径进入水体环境中，主要是在纳米银合成加工环节以及使用含纳米银的产品中，其将对环境构成潜在威胁。
目前已在自然水体与污水处理厂中检测出纳米银，其进入水体环境后将发生迁移转化，导致其价态与种类的变化。
本文将从物理作用、化学作用以及与生物大分子作用3个方面进行分析，并总结了主要的影响因素：pH值、离子强度以及电解质种类，进而阐述了纳米银毒性产生机理：一是溶解出的银离子，二是纳米银颗粒本身，并分析了迁移转化行为对毒性的影响。
最后列出了目前急需解决的问题：一是建立具体水体中纳米银浓度的数据库；二是分析纳米银在实际环境中迁移转化行为；三是需要对纳米银的致毒机理进行深入研究。
本综述旨在为预测纳米银在水体环境中的浓度、环境行为及其环境风险奠定了相关的理论基础。
关键词：纳米银；来源；迁移转化；水体环境；毒性中图分类号：X 131.2 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2013）11–2727–07DOI：10.3969/j.issn.1000-6613.2013.11.035Research progresses in aquatic environmental silver nanoparticles：Sources，transformation and toxicityTANG Shijing，ZHENG Xiong，CHEN Yinguang（State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse，College of Environmental Science and Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China）Abstract：Silver nanoparticles (AgNPs)，as common raw materials of commodities，can be inevitably released into the aquatic environment through various ways，such as synthesis，manufacturing and AgNPs products applications. AgNPs has been found in natural water bodies and wastewater treatment plants. The mitigation and transformation of AgNPs in the aquatic environment could result in the change of its valence and species. This paper focused on the physical，chemical and biological aspects and summarized the key factors affecting AgNPs behaviors，including pH，ionic strength，and electrolyte.Toxicity mechanisms of AgNPs were also analyzed. The relationship between the toxicity mechanism and their fate in the environment was established. The problems need to be solved include establishing the AgNPs concentration database in realistic waters，analyzing the fate and behavior of AgNPs in actual environment，and research on the toxicity mechanism of AgNPs. This paper is aiming at providing theoretical foundation to predict concentrations，behaviors and risks of AgNPs in the environment.Key words：silver nanoparticles；source；transformation；aquatic environment；toxicity银已经被人们使用长达120多年，早期银主要用于照片业[1]。
纳米银原液的毒性实验研究
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夏 芝璐 丁 晟 ｇ ｉＨｏ ｇ
摘 要： 目的： 研究探讨纳米银原液急性毒性与致突变性。方法： 按照《 消毒技术规 范｝ ０２ ２ ０ 年版对纳米 银原 液进行 小 鼠经 口急 性毒 性试验 、 鼠骨髓 微核 试验 、 小 家兔 完整皮 肤刺 激 试验 、 家兔 破 损皮 肤 刺 激试 验 、
家兔 急性 眼刺 激试验。结果 ： 纳米银原 液 小鼠经 口急性毒性试 验为 无毒性 ， 鼠骨髓微 核 实验 为 阴性 无致 突 小
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MTT, XTT, WST-1, CCK-8, Alamar Blue [3H]Thymidine incorporation Annexin-V LDH, TB, NR, PI Comet Assay, micronucleus test TUNEL DCF, Rhodamine123 Immunoblotting DTNB
胞的增殖状态. 有研究表明, 在没有细胞的情况下纳 米硅同 AB 发生反应[12]. 测定掺入新合成的 DNA 中 的 3H-dT 是一种灵敏度非常高的细胞增殖检测方法. 但由于费用较高、需要接触 3H 同位素、对体外的细 胞有损伤等缺陷限制了该法的使用. 研究表明超过 一定浓度的纳米银被细胞摄取后会影响细胞活 性[13~16], 而细胞凋亡是纳米银引起细胞活性下降的 主要原因[17,18]. 细胞凋亡检测最常用的方法为膜联 蛋白 V (Annexin V). Annexin V 是一种 Ca2+依赖性磷 脂结合蛋白, 能与磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine, PS)高亲和特异性结合. 在细胞凋亡的早期, PS 可从 细胞膜的内侧翻转到细胞膜表面. 因此, 应用 Annexin V 法可鉴定早期凋亡细胞. 细胞坏死检测主 要利用细胞膜的完整性作为评价指标, 台盼蓝(Trypan Blue, TB)和碘化丙啶(Propidium Iodide, PI)是带电荷 的分子, 不能进入活细胞. 当细胞膜出现破裂时, TB 和 PI 就会进入细胞中, 分别呈现蓝色和红色. 在活 细胞中, 溶酶体的酸度较高 (pH 约为 4.8), NR 会被 质子化并聚集于溶酶体中. 因此, NR 可使活细胞染 成红色, 而死细胞不变色. 乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase, LDH)法可以定量检测细胞死亡后渗漏到 细胞培养基中的活性酶的量, LDH 是一种糖酵解酶, 胞膜损伤后 LDH 可快速释放到细胞培养液中, 此时, 培养液中 LDH 含量同细胞死亡数成正比. 该法优点 是测定迅速, 避免了同位素的使用, 并且能够进行定 量分析. 缺点是乳酸脱氢酶是大分子, 只有细胞膜完 全被破坏后才能释放出来, 不能较早地反映细胞的 存活状态. 但有研究表明, 依赖于细胞膜完整性的检 测方法可能会影响到纳米材料透膜的过程[19].
引用格式: 朱玲英, 郭大伟, 顾宁. 纳米银细胞毒性体外检测方法研究进展. 科学通报, 2014, 59: 2145–2152
Zhu L Y, Guo D W, Gu N. Advances in in vitro detection of cytotoxicity induced by silver nanoparticles (in Chinese). Chin Sci Bull (Chin Ver), 2014, 59: 2145–2152, doi: 10.1360/N972014-00214
2014-03-25 收稿, 2014-04-28 接受, 2014-06-16 网络版发表 国家重大科学研究计划(2011CB933503)资助
摘要 纳米银因具有良好的光学、导电和抗菌等性能被广泛应用于生物、医学相关的许多领域. 利 用纳米银所产生的细胞毒性有望改善某些疾病的治疗, 但银纳米材料的广泛使用也引发了人们对 其生物安全性的高度关注. 如何更有效、更低毒地使用银纳米材料, 需要对其细胞毒性进行更全 面的检测. 近年来已有大量文献对如何进行纳米银细胞毒性的体外检测进行了研究, 本文综述了 该领域内的重要进展, 有望为进一步开展银纳米材料的体内实验乃至临床实验提供重要参考.
2.2 基于细胞毒性机制分析的检测方法
研究纳米材料对细胞毒性机制的检测方法主要 是基于 DNA 损伤和氧化应激这 2 个方面来进行评价. DNA 损 伤 的 检 测 方 法 主 要 有 单 细 胞 凝 胶 电 泳 法 (single cell electrophoresis assay, SCGE)、微核实验 (micronucleus test)、TUNEL 原位标记法等. 单细胞凝 胶电泳又称彗星实验, 是目前唯一能精确地测出 DNA 修复功能并及时发现致畸物质的方法. 加入试 剂造成 DNA 损伤后可将试剂除去, 然后检查损伤的 程度, 但纳米颗粒会遗留在细胞内不易去除. Karlsson 等人[6]研究发现, 使用彗星实验进行纳米银细胞 毒性检测会影响到细胞对纳米颗粒的吸收. 微核实 验通常与彗星实验一起用来检测 DNA 的损伤, 然而 这 2 种方法时常得到完全不同的结果, 这可能是由于 微核实验过程中使用的细胞松弛素 B 抑制了纳米颗 粒吞噬, 从而影响细胞毒性. 而在显微镜下纳米颗粒 也会干扰实验结果的分析[20], 即便如此, 仍有许多 研究使用这种方法. TUNEL 原位标记法是分子生物 学与形态学相结合的方法, 可检测出极少量的早期 凋亡细胞, 且特异性和灵敏度都较高. 纳米银在引起 细胞凋亡的过程中多伴随 DNA 的损伤[21,22], 这种损 伤与细胞内的氧化应激水平有关[16,23]. 氧化应激是 指机体在遭受各种有害刺激时, 体内高活性分子如 活 性 氧 (reactive oxygen species, ROS) 和 活 性 氮 (reactive nitrogen speciesl, RNS)产生过多, 氧化程度 超出氧化物的清除, 氧化系统和抗氧化系统失衡, 从 而 导 致 组 织 损 伤 . 二 氯 荧 光 黄 (dichlorofluorescein, DCF)法是目前检测 ROS 最常用的方法, 利用 DCF 的 荧光变化反映细胞内活性氧的水平. 而许多文献表
由于纳米银诱导的细胞毒性受多种因素的影响, 其产生的毒性机制也不相同, 因此, 有必要同时使用 不同的方法从多角度进行细胞毒性评价, 从而阐明
其毒性机制.
2 细胞毒性体外检测方法
体外检测是评价纳米材料生物安全性的重要工 具, 相较于体内实验, 体外实验更加方便、经济、便 于控制. 目前纳米材料细胞毒性常用的体外检测方 法, 可以根据细胞活性或毒性机制进行总结归纳 (表 1). 细胞活性评价包括细胞增殖、凋亡、坏死等 方面, 而毒性机制的评价主要包括 DNA 损伤和氧化 应激等[9].
1 纳米银诱导细胞毒性的可能机制
大量研究表明, 纳米银诱导的细胞毒性受其纳 米材料尺寸、表面化学、及电荷等理化特性的影响, 然而其确切机制尚无定论. 如图 1 所示[3], 纳米银细 胞毒性的机制可能有如下几种方式: (ⅰ) 纳米银在 胞内释放银离子. 离子同呼吸链中的酶如烟酰胺腺 嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide)脱氢 酶相互作用, 使呼吸链解偶联, 抑制三磷酸腺苷 (adenosine-triphosphate, ATP)的合成. 银离子与核酸 结合也会干扰呼吸链功能[4], 或与传递蛋白结合, 使 质子发生泄漏, 质子泵运作失常[5]. (ⅱ) 氧化应激. 纳米银可以直接刺激细胞产生活性氧(reactive oxygen species, ROS), 也可以诱导细胞发生炎症反应, 继而间接诱导 ROS 的产生[6]. 细胞内高水平 ROS 将 诱导氧化应激以及一系列二级反应, 如蛋白质损伤、 DNA 损伤及脂质体的过氧化等. 有文献报道, 纳米
2.1 基于细胞活性分析的检测方法
纳米材料对细胞活性影响的体外检测方法, 主 要是基于细胞增殖、细胞凋亡及细胞坏死这 3 个方面 进行评价的. 目前最常用的四唑盐还原法包括 MTT, XTT, WST-1 及 CCK-8 等. 研究表明[10], 体外四唑盐 的还原与细胞增殖之间的联系是不可维持的, 且这 种还原的机制目前也并不是十分清楚. Laaksonen 等 人[11]发现, 纳米硅同 MTT 的还原产物直接反应, MTT 被还原的同时, 纳米硅表面被氧化. Hussain 等 人[12]研究表明, 巯基乙胺包裹的量子点会催化还原 MTT. 与四唑盐还原法相比, 阿尔玛蓝红(Alamar red Blue, AB)法采用单一试剂, 可以连续、快速地检测细
纳米银与细胞相互作用的研究方兴未艾. 细胞 活力检测是纳米银细胞毒性评价的重要方法之一. 而细胞活力检测又包括了细胞增殖、凋亡、坏死等方 面. 纳米银体外毒性的研究对于进一步开展纳米银 体内的研究具有重要的指导意义, 鉴于此, 本文就纳
米银细胞毒性产生的可能机制及各种体外检测方法 进行归纳与分析, 以期为纳米银生物安全性评价的 标准化以及进一步的动物实验及临床实验研究等方 面提供一定的参考.
关键词
纳米银 细胞毒性 体外检测 毒性机制
纳米银以其良好的抗菌性能, 被广泛应用于医 疗器械等领域, 从而与皮肤或血液相接触, 进入体内 并蓄积[1]. 因此, 纳米银的生物安全性越来越受到人 们的关注, 其进入生命体和环境以后可能带来的生 物安全性问题需要定量评价. 目前纳米材料生物毒 性的评价方法, 大致可分为体内和体外两种. 体外评 价作为一种重要的毒性检测手段, 具有诸多优点[2]: 检测方法快速简便, 产生较少的毒性物质, 以人体组 织或细胞作为实验对象, 减少了动物的使用, 易获得 时间依赖性的结果, 减少了实验组间的差异等. 尽管 目前的体外检测方法繁多, 但尚无证据表明现有的 某个方法能单独作为检测所有纳米材料体外毒性的 通用方法, 也无证据表明综合这些方法就能全面评 估纳米材料的生物安全性, 因此有必要建立一个准 确的毒性检测方法, 进行重复性毒性实验, 改进操作 方法, 对生物学产物标准化, 去除实验环境的影响.
2014 年 8 月 第 59 卷 第 22 期
银诱导的细胞毒性与线粒体依赖的 jun-N terminal kinase (JNK)途径有关[4], 线粒体呼吸链中 O2 能够接 受电子形成 H2O, 当纳米银处理细胞后, 呼吸链被纳 米银阻断, 截住的电子使得 O2 形成 O2, 进一步形成 H2O2. 我们的研究结果表明, 加入 ROS 清除剂维生 素 C (Vitamin C, Vit C)及氮乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine, NAC)后, 可有效阻滞纳米银诱导产生的细 胞凋亡[7]. (ⅲ) 纳米银直接损伤细胞膜, 但一般而言, 纳米颗粒难以进入细胞核. 纳米银引起 DNA 损伤的 途径通常有两种: 第一, 在有丝分裂期, 微管蛋白产 生非整倍体细胞, 使细胞核核膜破裂, 纳米银直接与 DNA 作用; 第二, 纳米银使细胞溶酶体破裂, DNase 释放到细胞质中, 进一步进入细胞核, 使 DNA 双链 断裂[6]. DNA 损伤时, 细胞周期监测蛋白 P53 发生聚 集, 使细胞周期停留在 G2/M 期, 进行 DNA 损伤修复. 而 DNA 双链断裂时, 组蛋白 H2AX 上 139 位丝氨酸 将发生磷酸化. 因此, DNA 损伤时, 组蛋白 H2AX 及 DNA 损伤修复蛋白 Rad51 的表达均有所上调, 据 此, 可将 P53 蛋白等作为纳米银诱导细胞毒性产生 的分子标志物[8].