纳米载体材料毒理学效应及其作用机制进展
纳米农药的环境安全性浅析

摘要纳米农药是纳米科技在农业植物保护领域的一项新兴应用,在提高农药生物活性与使用效果、增加农药持效性、减少农药用量等方面具有明显优势。
目前已有文献报道或获得专利的纳米农药主要包括纳米微乳剂、纳米微囊、纳米载药系统(如金属、金属氧化物、黏土等)、纳米生物农药等不同剂型。
随着纳米农药的研发升级及其推向市场的需求增加,纳米农药注册登记与监管过程中的环境安全性评估也成为需要密切关注的问题。
本文综述了纳米农药的研发现状以及纳米材料(MNPs)的毒性作用机制,浅析了纳米材料、环境因素及纳米农药所含农药有效成分对纳米农药生物有效性与生态毒理学效应的影响,以期为纳米农药的环境风险评估与环境管理提供建议和参考。
1 引言纳米科学主要研究三维空间尺寸中至少有一维在1~100 nm之间的极小物体,其作为一个独立的研究领域已经发展成为当今世界上三大支柱科学之一,广泛应用于材料与制造、微电子与计算机信息技术、能源与环境、医疗与健康等领域。
据预计,纳米材料的全球年产量将从2010年的21 000吨上升至2020年的58 000吨。
然而,随着纳米材料的产业化,人造纳米材料通过不同途径进入环境中对人体健康和生态环境造成的负面效应也随之出现。
以纳米尺度的颗粒态物质为研究对象的MNPs生态毒理学研究逐渐成为生态毒理学研究领域一个新的挑战,美国及欧盟国家的政府或科学管理部门近年来纷纷出台科技政策予以支持和推动,未来10年生态毒理学领域将是“生态毒物基因组学”和“纳米生态毒理学”的时代。
近年来,纳米技术在农业中的应用成为一个新的和迅速发展的研究领域。
利用纳米材料与制备技术,将原药、载体与助剂等配制成更为高效的新剂型产品,有利于提高农药有效成分在田间环境下的生物活性与利用率,增强有效成分对昆虫、病菌、杂草等有害生物的渗透性,促进农药有效成分向靶标部位的传输等。
相比常规农药,纳米农药具有这些优势:① MNPs的添加可增加农药有效成分的稳定性(包括贮存期间和施用后)、溶解度等;② 在田间喷施过程中,MNPs的小尺寸效应可以增加农药雾滴的延展性、润湿性、靶标吸附性(如叶面粘附性)等;③ MNPs对有效成分具有可控缓释与保护性能等。
纳米银的体内毒性及毒作用机制研究进展

3.Jiangsu Key Laboratory for Biomaterials and Devices,Nanjing 210009,China Received 24 April 2017 accepted 16 June 2017
Abstract:M any researches have shown that nanosilver could cause toxic effects on the digestive system,respirato- ry system ,reproductive system and other system s,an d th e toxic effects are infuenced by a variety of factors.A t present,t h e m echanism of the toxic effect of silver nanoparticles is not clear.It has been found that th e m echanism of silver nanoparticles might be related to th e release of silver ions,ROS production,oxidative stress and inflamm a- tory reaction,etc.The latest resear ch shows th at the toxic m echanism of nan osilver is also associated with endo- plasm ic reticulum stress and autophagy.This paper reviews the toxicity and toxic mechanism of nanosilver. K eyw ords:silver nanoparticles;reactive oxygen species;oxidative stress;endoplasm ic reticulum stress;autophagy
纳米零价铁的生态毒性效应研究进展

纳米零价铁的生态毒性效应研究进展葛兴彬;王振虹;郭楚奇;孙馨;李铁龙;王薇【摘要】纳米零价铁(nZVI)由于其比表面积大、表面反应活性高以及强还原性,可以作为一种高效的环境修复材料,广泛运用于污染地下水及土壤修复.大量的nZVI 颗粒直接注射到污染位点会增加生态系统的暴露可能性,并且由于nZVI粒径特别小,能穿过细胞膜和生物体的各类天然屏障,对环境及生态系统存在潜在风险,因此科学家们开始更多地关注nZVI的生物安全性研究.鉴于nZVI在环境修复应用中的巨大潜力和可能的毒性效应,对nZVI环境风险的研究也显得尤为重要.综述了近几年国内外关于nZVI生态毒性的研究成果,nZVI对病毒、细菌、微生物群落、以及动植物等都能导致一定的负面效应,尽管其毒性机制尚不明确,但普遍认为nZVI暴露后铁离子的释放和氧化损伤确实可以引起生物效应,部分研究还分析了环境因素和表面改性对其毒性的影响.文章对其未来的发展方向进行了展望,以期为今后纳米零价铁的研究提供参考.【期刊名称】《生态毒理学报》【年(卷),期】2015(010)003【总页数】10页(P28-37)【关键词】纳米零价铁;生态毒性;氧化损伤;毒性机制;影响因素【作者】葛兴彬;王振虹;郭楚奇;孙馨;李铁龙;王薇【作者单位】南开大学环境科学与工程学院/天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室,教育部环境污染过程与基准重点实验室/天津市生物质类固废资源化技术工程中心,天津300071;南开大学环境科学与工程学院/天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室,教育部环境污染过程与基准重点实验室/天津市生物质类固废资源化技术工程中心,天津300071;天津理工大学环境科学与安全工程学院,天津300191;南开大学环境科学与工程学院/天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室,教育部环境污染过程与基准重点实验室/天津市生物质类固废资源化技术工程中心,天津300071;南开大学环境科学与工程学院/天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室,教育部环境污染过程与基准重点实验室/天津市生物质类固废资源化技术工程中心,天津300071;南开大学环境科学与工程学院/天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室,教育部环境污染过程与基准重点实验室/天津市生物质类固废资源化技术工程中心,天津300071【正文语种】中文【中图分类】X171.5纳米零价铁(nanoscale zero-valent iron,nZVI)是指粒径小于100 nm的零价铁的颗粒,由于其较强的反应活性能够快速去除卤代有机物、重金属离子及其他无机阴离子等多种环境污染物[1-7],对持久性有机污染物也有很好的去除效果[8-12],并且可以通过直接注射到污染区域实现原位修复,是一种高效、快速、经济的土壤及地下水污染修复材料。
纳米二氧化钛的毒性研究进展

环境科学与管理
ENVⅡLc M 哐NIlAL SCⅡ CE ^ D M[A-NAGE]Ⅵl T
文章编 号 :1674—6139(2Oo9)08一oo33—05
VoL 34 N 8 Aug.2009
纳 米 二 氧化 钛 的毒性 研 究 进 展
Abstract:WitII the rapid developmem of Nano techn0logy,the apply of nan0一Ti02 has become der and wider in both
techn010gy and social life.It has brought conveIlience in life.At tlle same time,its potential t0】【icity,caused by tlle physjcal and cheIIIical trl 舳 sfo肌 ation 0f pr0peny,has received more aIld nl0re concem .111is anicle,fmm tlle pr0spect 0f in vitro and in viv0
马艳 菊 ,郁 昂
(厦门大学近海海洋环境科学国家重点 实验室 ,福建 厦 门 36l005)
摘 要 :随着纳米技术 的迅猛发展 ,纳米材料越来越广泛地应 用于社会科技 生活 的各 个领 域 ,在 给人们 生活 带
来便利 的同时,纳米毒 性也 日益受到越来越 广泛的关注。然而 目前纳 米毒 性 关注的焦 点 多集 中在碳 纳米管等
表 1 2003年全球纳米 Ti0:消费量与产 品应 用
2 纳米二氧化钛 的毒性研究
纳米材料的环境行为及生态效应研究

纳米材料的环境行为及生态效应研究一、引言随着纳米材料的广泛应用,环境和生态效应成为了研究的热点问题。
纳米材料具有独特的物理化学性质,那么它们在自然环境中会发生什么样的行为呢?这篇文章将介绍纳米材料的环境行为以及在环境中的生态效应,并探讨现有研究中的问题和挑战。
二、纳米材料的环境行为纳米材料在自然环境中表现出与微米或更大颗粒不同的行为。
由于小尺寸、高比表面积和表面反应等因素的影响,纳米材料对环境的影响可能会更加显著。
因此,了解纳米材料在环境中的行为对于评估其生态效应至关重要。
1.稳定性纳米材料在环境中的行为高度依赖于其物理和化学稳定性。
物理稳定性影响其分散状态和剪切力,能够影响其在环境中的行为。
化学稳定性影响其重组和显露的可溶性,同时 also影响了其在环境中与其他物质的相互作用。
2.吸附和沉积纳米材料在环境中的行为主要是依靠吸附和沉积来体现。
吸附会影响纳米材料的迁移、分布和生态效应。
它受到吸附材料、相对湿度和物理化学性质等因素的影响。
与吸附不同,沉积是纳米材料突破大气边界层并进入土壤、淡水和海水等矿质介质的过程。
沉积速率高度依赖于纳米材料的物理和化学性质以及介质的性质,如pH值、离子强度和类型等。
3.溶解纳米材料与环境中的溶液相互作用时可能会出现溶解现象。
该过程仅限于些溶于水或其他液体中的纳米材料。
纳米颗粒的溶解速率可能会影响其在环境中的行为和人体健康状况。
三、纳米材料的生态效应纳米材料对环境和生态系统有着多种影响。
它们通过改变自然系统中的化学、生物和物理过程影响生态系统的功能,改变整个系统的生物多样性和韧性。
以下是一些典型的生态效应。
1.生物毒性由于纳米材料的高比表面积和大量的表面,它们可能会表现出更强的生物毒性。
孟买大学的研究显示,银纳米颗粒会对某些植物造成不良影响,干扰其生长和发育。
此外,纳米材料可能会通过生物积累引入食物链并影响食物的安全性。
2.影响生态系统纳米材料的作用不仅仅局限于某个层面或单一环境领域,其可能对整个生态系统造成严重影响。
药物分析中的纳米材料的应用研究

药物分析中的纳米材料的应用研究随着纳米科技的不断发展,纳米材料在各个领域都展现出了广泛的应用前景。
在药物分析领域,纳米材料也开始被广泛应用于药物质量控制、分析和检测等方面。
本文将介绍纳米材料在药物分析中的应用研究,并探讨其在提高药物分析方法的灵敏度、选择性和快速性方面的潜力。
1. 纳米材料在药物分析中的应用概述纳米材料由于其小尺寸效应、表面效应和量子尺度效应等特点,在药物分析中具有独特的优势。
一方面,纳米材料具有较大的比表面积和丰富的活性位点,能够提高药物与分析试剂的接触面积和反应活性,增强分析方法的灵敏度和选择性。
另一方面,纳米材料具有较高的表面能和较短的扩散距离,可以加速反应速率,提高分析方法的快速性和实时性。
2. 纳米材料在药物质量控制中的应用研究药物质量控制是药物生产过程中的关键环节,确保药物的质量符合标准要求。
纳米材料在药物质量控制中的应用研究主要包括以下几个方面。
2.1 纳米材料在药物纯度分析中的应用纳米材料可以作为药物纯度分析的探针,通过与药物分子的相互作用,实现对药物纯度的准确测定。
例如,石墨烯纳米材料可以作为药物分析试剂的载体,通过与药物分子的吸附作用,实现对药物纯度的高效分析和检测。
2.2 纳米材料在药物含量分析中的应用纳米材料可以作为药物含量分析的媒介,实现对药物中有效成分的定量测定。
例如,金纳米颗粒可以作为荧光标记物或增强剂,通过与药物分子的光学或化学反应,实现对药物含量的快速检测和定量分析。
2.3 纳米材料在药物质量评价中的应用纳米材料可以作为药物质量评价的辅助工具,实现对药物中杂质和副产物的快速鉴定和定性分析。
例如,碳纳米管可以通过与药物分子的非共价作用,实现药物中杂质和副产物的富集和分离,从而提高药物质量评价的准确性和可靠性。
3. 纳米材料在药物分析中的应用案例分析为了更加直观地了解纳米材料在药物分析中的应用潜力,我们选取了一些典型的研究案例进行分析和讨论。
3.1 纳米材料在药物控释系统分析中的应用药物控释系统是一种以纳米材料为载体,实现药物缓慢释放和持续作用的技术。
膜仿生纳米载体在肺部疾病靶向治疗中应用研究进展

膜仿生纳米载体在肺部疾病靶向治疗中应用研究进展一、研究背景和意义随着人类对肺部疾病的认识不断深入,靶向治疗成为一种有效的治疗方法。
传统的药物递送系统在肺部疾病治疗中存在诸多局限性,如低效、副作用大等。
寻找一种高效、安全的肺部疾病靶向治疗载体显得尤为重要。
膜仿生纳米载体作为一种新型的药物递送系统,因其具有高度的生物相容性、可控的释放特性以及良好的药物载荷性能等特点,逐渐受到研究者的关注。
肺部疾病主要包括肺癌、慢性阻塞性肺病(COPD)等,这些疾病对患者的生活质量和生命安全造成了严重影响。
针对肺部疾病的靶向治疗主要集中在抗肿瘤药物、抗菌药物等方面。
由于肺部组织的特殊结构和生理功能,使得传统药物递送系统在肺部的吸收、分布、代谢和排泄等方面存在很大困难。
开发一种能够有效突破这些屏障的肺部疾病靶向治疗载体具有重要的理论意义和临床价值。
膜仿生纳米载体作为一种新兴的药物递送系统,其优势在于可以与细胞膜融合,从而实现药物的有效递送。
膜仿生纳米载体还具有可调控的药物释放特性,可以通过改变载体表面的修饰基团来实现药物的缓释或控释。
这些特点使得膜仿生纳米载体在肺部疾病靶向治疗中具有广泛的应用前景。
膜仿生纳米载体作为一种新型的药物递送系统,在肺部疾病靶向治疗中具有重要的研究价值和临床应用潜力。
通过对膜仿生纳米载体的研究和优化,有望为肺部疾病的靶向治疗提供更加高效、安全、特异的解决方案。
A. 肺部疾病的概述肺部疾病是指影响肺泡、气道和肺组织的各种疾病,包括但不限于慢性阻塞性肺病(COPD)、哮喘、肺癌、肺纤维化等。
这些疾病在全球范围内造成了严重的健康问题,导致大量患者死亡。
随着科技的进步,研究人员正努力寻找有效的治疗方法来改善患者的生活质量和延长生命。
靶向治疗是一种新型的治疗方法,它通过针对特定分子或细胞进行干预,从而达到治疗疾病的目的。
膜仿生纳米载体在肺部疾病靶向治疗中的应用研究取得了显著进展,为肺部疾病的治疗提供了新的思路和方向。
纳米材料的生物学效应及安全性研究

纳米材料的生物学效应及安全性研究随着纳米技术的不断发展,纳米材料也越来越广泛地应用于生物学领域。
纳米材料在这一领域的应用主要有两个方面:一方面是利用纳米材料的特殊性质来研究生物学问题,如利用金纳米颗粒来开发生物传感器,利用石墨烯来研究生物分子的作用机理等;另一方面则是将纳米材料作为生物学技术的载体,如利用纳米材料来传递药物或基因,开发纳米药物等。
然而,与纳米技术的其他应用领域一样,纳米材料在生物领域中的应用也面临着安全性问题。
纳米材料的特殊性质可能会对生物体产生潜在的不良影响,而科学家们正在努力研究纳米材料的生物学效应及安全性,以便更好地应用这些材料。
纳米材料的生物学效应纳米材料的特殊性质使其可以与生物体的分子、细胞和组织相互作用,从而产生特异性生物学效应。
这些效应的性质与强度取决于纳米材料的大小、形状、表面修饰及其它物理化学性质。
以下是一些已知的纳米材料在生物体中的生物学效应:1.生物体内的分布:纳米材料的大小会影响其在生物体内的分布。
一些研究表明,尺寸小于100纳米的颗粒可以渗透到细胞膜、细胞核和细胞器内,而大于100纳米的颗粒则不能。
这种大小限制对于纳米药物的传递尤为重要,因为药物的分子大小应适当以便将其输送到治疗的组织或细胞中。
2.炎症反应:一些纳米颗粒(如二氧化钛、纳米金等)可能引起炎症反应。
这些反应通常通过细胞内信号通路调节,包括通过核因子κB(NF-κB)和而外信号调节激酶(ERK)等途径。
这些反应可能会导致细胞凋亡、氧化损伤和细胞增殖受限等影响。
3.氧化损伤:纳米金属颗粒可以促进活性氧物种(ROS)的产生,可能会导致细胞色素c的释放、线粒体膜电位的下降和DNA的损伤。
这些 ROS 可能还会导致蛋白质过氧化物化和氧化敏感DNA酶的激活。
4.细胞凋亡:纳米颗粒可能通过细胞凋亡途径引起细胞死亡。
一些纳米颗粒可以通过活化半胱氨酸蛋白酶(caspase)和促进核染色质凝集来诱导细胞凋亡。
这种细胞凋亡可能是通过ROS的产生和细胞内盐度的改变来发生的。
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纳米 (Nanometer, nm) 是一种度量微观粒子的长度单位 (1 nm 为 10
-9
m) , 相当于 10 个氢原子并排起来的长度。当一
米金 [3]) 、 生物降解性高分子纳米颗粒 (如壳聚糖 [4]、 聚酰胺 (PAMAM ) 树状体 [5]) 及生物活性纳米颗粒 (如纳米羟基磷灰
[7] 石 [6]、 碳纳米管 (CNT) ) 等 。 但是 , 随着纳米医药研究和应用
种物质被不断切割至一定程度 , 其粒径小至纳米量级即为纳 米材料。由于其独特的性质, 如小尺寸效应、 表面-界面效应和 量子尺寸效应等 , 使纳米材料在光学 、 热学 、 电学 、 磁学 、 力学 以及化学性质方面具备了与大体积固体显著不同的特性。同 时, 也正是这些特性, 使纳米载药系统 (Nanoparticle drug delivery system, NDDS) 显示出诸多优势[1]。目前, 作为药物载体的
的不断深入 , 有关纳米载体材料潜在的安全性问题开始受到 人们的关注 。 《欧洲呼吸杂志》 最早报道了纳米颗粒在人体肺 部蓄积后产生的伤害[8]; 2006 年美国环保机构发现防晒霜中的 纳米二氧化钛 (TiO2)可导致鼠的脑死亡 [9]; 北京纳米科技研
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0.45<n<0.89 时, 药物释放为混合型, 即药物扩散和骨架溶蚀 协同作用 ; 当 n>0.89 时 , 药物释放为骨架溶蚀机制 。 本品在 不同介质中释放曲线经 Peppas 方程拟合 n 均<0.45, 说明 ACV [6] 缓释片主要为扩散释药机制 。
3
讨论
经比较 ACV 缓释片在盐酸液 、 pH6.8 磷酸盐缓冲液和蒸 馏水中的释放行为, 可以看出其在盐酸中的释放速度最快, 与 在 pH6.8 磷酸盐缓冲液中释放速度相差较大 。 由于人胃的排 空速率一般为 0.5~2 h, 该缓释片有相当长时间是在肠道中释 放, 因此为了结合人体正常生理情况, 采用了前期以人工胃液 (盐酸) 为释放介质、 后期以人工肠液 (磷酸盐缓冲液 (pH6.8) ) 为释放介质的方式 (模拟人体胃肠道的转运及 pH 变化) 考察 其体外释放过程。结果, ACV 缓释片在前 2 h 可以较快地达到 起效浓度, 进入肠道后相对于胃中释放速率减慢, 但在 12 h 时 也达到了完全释放。 ACV 缓释片的国家标准[7]规定的释放度测定方法为: 取各 规定时间点的样品 0.5 mL 置于 10 mL 容量瓶中 , 加入磷酸盐 缓冲液 (pH6.8) 2 mL, 以水稀释至刻度, 摇匀, 在 252 nm 波长处 1% 测定吸光度, 按阿昔洛韦分子式 C8H11N5O3 的吸收系数 (E1 ) 为 cm 622 进行计算。经笔者研究发现, 上述测定方法结果不准确: 2 mL 的磷酸盐缓冲液 (pH6.8) 的缓冲容量不够, 不足以缓冲 0.5
㊃ 新药与辅料 ㊃
纳米载体材料毒理学效应及其作用机制研究进展Δ
# 黄琴琴*, 王永禄, 李学明( 南京工业大学药学院, 南京市 211816)
中图分类号 摘 要
R943
文献标识码
A
文章编号
1001-0408 ( 2011) 21-2004-04
目的: 为研究纳米载体材料的毒理学效应及其作用机制提供依据。方法: 根据文献, 综述了纳米载体材料在体内的毒性
来源与作用机制、 给药方式与纳米载药系统毒性的关系两方面的研究现状。结果: 毒性主要来源包括其粒径、 表面电荷及表面修 饰等因素, 毒性作用机制是由自由基的产生引发氧化应激所致; 吸入、 静脉注射、 口服等给药方式均可能在体内产生毒性。结论: 通过降低给药浓度、 修饰载体表面基团等方式可有效控制和降低纳米载体材料的毒性作用, 只有充分掌握其在体内的作用机制, 为纳米载药系统安全评估工作提供科学依据, 才可使其更安全地应用于人类。 关键词 纳米载体材料; 毒理学效应; 作用机制; 文献; 研究进展
mL 的盐酸 , 因此最终溶液的 pH 值偏酸 , 经测定最终样品 pH 为 3.5。 举例如下 : 称取 ACV 标准品 19.82 mg 至 100 mL 容量 瓶中 , 加盐酸液溶解并稀释至刻度 ; 取该溶液 0.5 mL, 置于 10 mL 容量瓶中, 加入磷酸盐缓冲液 (pH6.8) 2 mL, 以水稀释至刻 度, 摇匀 , 在 252 nm 波长处测定 , 吸光度为 0.581, 而如按照吸 收系数计算吸光度应为 0.616, 可见若按照吸收系数法计算结 果会偏低 。 因此笔者参照 《中国药典》 (2010 年版) 的 ACV 片 [4] 溶出度测定的方法 , 采用对照品法测定, 样品以盐酸液稀释。 综上所述, 阿昔洛韦缓释片在不同介质中均具有缓释性, 释放机制主要为扩散释药。
Δ江苏省高校自然科学研究面上项目 (10KJB350002) *硕士研究生。研究方向: 药物制剂。电话: 025-58139416 #通讯作者: 副教授。研究方向: 缓控释制剂及微粒给பைடு நூலகம்系统。电 话: 025-58139399。E-mail: xuemingli@ ㊃ 2004 ㊃ China Pharmacy 2011 Vol. 22 No. 21