金纳米粒子的细胞毒性(一):尺寸的影响

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金纳米颗粒 粒径

金纳米颗粒 粒径

金纳米颗粒粒径金纳米颗粒是一种具有奇特光学和电子学特性的纳米材料。

其粒径约为1~100纳米。

金纳米颗粒凭借其独特的性质,被广泛应用于生物医学、纳米电子学、催化剂、传感器等领域。

本文将重点介绍金纳米颗粒的制备、性质和应用。

金纳米颗粒的制备方法多种多样,常见的有物理法、化学法和生物法。

物理法主要利用溅射、气凝胶法等技术,通过控制金属薄膜或纳米粉末的物理过程,制备金纳米颗粒。

化学法则是以金盐为原料,通过还原或沉淀等反应,将金盐还原成纳米颗粒。

生物法则是利用生物体合成金纳米颗粒,如利用细菌或其他微生物代谢产物的还原剂还原金盐。

金纳米颗粒的性质主要表现在其表面等离子共振吸收和局域表面等离子体共振效应上。

当金纳米颗粒的粒径接近可见光波长时,其微小尺寸会导致光散射,使金纳米颗粒呈现出独特的颜色。

这种现象被称为“表面等离子共振吸收”。

另外,金纳米颗粒还具有较高的比表面积和强烈的局域场增强效应,使其具备了优异的催化性能和传感能力。

金纳米颗粒在生物医学领域的应用非常广泛。

由于其良好的生物相容性和可调控的表面性质,金纳米颗粒可以作为药物传递系统,用于肿瘤治疗。

通过改变金纳米颗粒的形状、大小和表面修饰,可以实现靶向传递药物、光热治疗和药物释放等功能。

此外,金纳米颗粒还被用于生物检测和诊断。

基于金纳米颗粒的传感器可以利用其特殊的光学性质,灵敏地检测生物分子和细胞。

在纳米电子学领域,金纳米颗粒也有着重要的应用价值。

由于其优异的电子输运性能和独特的光学性质,金纳米颗粒可以作为电子元件和光电器件的构建材料。

例如,利用金纳米颗粒制备的场效应晶体管具有较高的电导率和较低的漏电流,可以用于高性能的电子设备。

此外,金纳米颗粒还可以作为光电转换器件的增强剂,提高光电转换效率。

金纳米颗粒的催化应用是另一个重要领域。

由于其较大的比表面积和丰富的表面活性位点,金纳米颗粒表现出优异的催化性能。

金纳米颗粒常用于催化剂的制备,用于提高反应速率和选择性,促进化学反应的进行。

金纳米粒子在医学领域中的运用

金纳米粒子在医学领域中的运用

金纳米粒子在医学领域中的运用金是典型的惰性元素,由金制成的历史文物能够保留几千年的灿烂光泽不变色,如图1所示.金被广泛使用于珠宝、硬币和电子器件等方面.目前,20nm厚的金薄膜已用在办公室的窗户上,因为它能够在传输大量可见光的同时有效地反射红外光线,并吸收光的热量.因金纳米粒子具有很好的稳定性、易操作性、灵敏的光学特性、易进行表面修饰以及良好的生物相容性,使其广泛应用于食品安全检测、环境安全检测和医学检测分析等领域[1-4].金纳米粒子尺寸范围为1nm~100nm.图2(a)为50nm的金纳米棒,(b)为二氧化硅包覆的金纳米颗粒,其中扇形金纳米粒子尺寸比较小,被二氧化硅包覆后的纳米粒子尺寸大约140nm,(c)为50nm的金纳米笼[5].由于其比较微小的结构,这些颗粒比小分子更能积聚在炎症或肿瘤增长部位.具有高效的光转热属性的金纳米颗粒,可以被应用于特异性地消融感染或患病组织.因金纳米颗粒具有吸收大量X射线的能力,而被用于改善癌症放射治疗或CT(计算机断层扫描)诊断成像.另外,金纳米粒子可以屏蔽不稳定的药物或难溶造影剂,使之有效传递到身体各个部位.1金纳米粒子在加载药物方面的应用1.1金纳米粒子可作为内在药制剂金基疗法有着悠久的历史,这是金自然的优异性能以及其神秘效应引起的药效应用.金基分子化合物已被发现可以显着限制艾滋病病毒的生长[6].目前,搭载药物的金纳米粒子常用于靶向癌细胞[7].将放射性金种子植入肿瘤中,对其内部进行放射疗法,实现近距离放射治疗[7].直径非常小的金纳米颗粒(小于2nm)能够渗透到细胞和细胞区室(如细胞核)[8].金纳米颗粒与其无毒的较大尺寸的表面修饰试剂[8],有杀菌和杀死癌细胞的功效,并有诱导细胞氧化的应激能力,促使损伤的线粒体和DNA相互作用.最近,人们发现,纳米金(直径5nm)表现出抗血管生成性质(抑制新血管的生长).这些纳米颗粒可选择性结合肝素糖蛋白内皮细胞,并抑制它们的表面活性.因为上述纳米金的大小和生物分子或蛋白质差不多,在生理过程中,它们也可以相互修饰或作用,尤其在细胞和组织内.最近,El-Sayed和他的同事针对恶性生长与分裂的细胞核,已探索出微分细胞质.通过将金纳米粒子聚集于细胞表面,从而认识到整合肽序列(细胞质交付)和核内蛋白(核周交付),并通过金纳米颗粒选择性地靶向恶性细胞,他们已证明凋亡效应(DNA的双链断裂).另外,使用类似的研究策略,已发现金纳米粒子可选择性地发挥抗增殖和放射增敏效应.1.2基于金纳米粒子的光热疗法光热疗法是金纳米粒子在医疗上的核心应用[9].纳米金吸收光能将其转换为热量并被用于破坏癌细胞和病毒的能力,是一个令人着迷的属性.因此,激光曝光过的金纳米粒子无须结合药物可直接作为治疗剂.金纳米粒子能高效吸收近红外区的电磁波,且在生物液体和组织中的衰减是极小的.在近红外区域曝光过的金纳米粒子,可渗透于高深度组织中进行光热医疗.金纳米粒子和经典光敏剂之间的差异是前者产生热量而后者照射时产生单线态氧,金纳米粒子产生的热量能破坏不良细胞.另外,金纳米粒子具有强的吸收能力,生物相容性好,能高效吸收具有较长波长的分子和药物等.这些属性使得金纳米粒子有望通过光热治疗癌症和各种病原性疾病.金/二氧化硅纳米壳,是第一批经过光热光谱分析,并应用于治疗上的纳米粒子.此纳米核壳结构以二氧化硅为核心,以金为壳,其可调谐的消光能力取决于二氧化硅的尺寸和金壳厚度.在近红外光照射下,纳米壳已被用于靶向各种癌细胞,现已有成功地在体内治疗癌症的动物模型.尽管纳米核壳合成相对容易,也具有期望的电浆性质,然而被包覆后的纳米颗粒比较大(约130nm),此大小阻碍从肿瘤组织中消除它们,因此可能会降低它们的应用率.相比而言,金纳米棒容易制备,电浆吸收可调,且在尺寸上比金硅纳米核壳小.因此,金纳米棒已被用于侵入细胞成像[10],并用于烧蚀小鼠结肠癌肿瘤和鳞状细胞肿瘤[11-12].El-Sayed和他的同事[12]首次将金纳米棒用于体内光热癌症治疗,其结果证明金纳米棒能够抑制肿瘤生长,而且在许多情况下,金纳米棒靶向肿瘤,且能够被其完全吸收(见图3).最近,Bhatia等研究人员进一步证明了金纳米棒在体内的治疗功效,他们发现:通过X射线计算机断层摄影,观察到PEG包覆的单个静脉内剂量金棒能够靶向小鼠肿瘤部位,该发现对后续的高效光热治疗起到指导作用.1.3金纳米粒子作为药物运载工具探索性地将金纳米颗粒用于药物输送,有以下原因:(1)高比表面积的金纳米颗粒提高了药物加载量,增强了其溶解性和装载药物的稳定性;(2)功能化金纳米粒子与靶向配体络合,提高了其治疗效力,并减少了副作用;(3)多价的金纳米颗粒与受体细胞或其他生物分子的相互作用比较强;(4)能携带游离药物靶向肿瘤组织,增强药效;(5)具有生物选择性,让纳米级药物优先靶向肿瘤部位,增强渗透性.基于以上因素,金纳米颗粒被广泛应用于生物传感、药物输送以及治疗癌症等领域(见图4).1.3.1分区加载(图4a-b)所制备的金纳米颗粒表面包覆有单层或双层指示剂,可用作抗聚集的稳定剂或在某些情况下作为形状导向剂.金纳米颗粒表面包覆的单层或双层指示剂可以视为一薄层有机溶剂,能够从中区识别疏水性药物,由于这些原因,单层或双层指示剂可以更有效加载药物并随后在病变部位释放.例如,包覆金纳米棒的表面活性剂(十六烷基三甲基溴,CTAB),其双层厚度大约为3nm.Alkilany和同事制备的球形纳米金,包覆其表面的单层聚合物有两个疏水区域(内部)和亲水性区域(外部).包覆纳米颗粒表面的聚合物,其疏水区域是用于加载疏水性药物,其亲水性区域用于稳定水介质中的纳米颗粒.Rotello等人研究结果表明,纳米颗粒能够与细胞膜相互作用,不需要纳米颗粒进入细胞,便可以进行分区加载疏水性药物,且能在病变部位释放药物[24].1.3.2通过表面络合加载(图4c-e)硫醇和胺与金表面的亲合性是起源于表面络合加载方法.通过Au-S或Au-N键形成,硫醇或游离胺可携带药物固定到金纳米粒子表面,且硫醇或游离胺的原始结构不影响所加药物的内在活性.DNA加载药物修饰于金纳米颗粒表面也是使用了表面络合加载方法.该有效加载药物则可以通过各种方式释放.例如,在较弱的Au-N键作用下,扩散到细胞膜释放;通过打破Au-S键或熔化纳米颗粒,借助光热效应触发硫醇交换或外部释放.值得注意的是,药物络合到金表面会影响其释放曲线的性质.如果是巯基药,需通过简单的药物扩散释放.事实上,涉及Au-S键的形成,往往需要外部的帮助刺激释放,如硫醇交换或外部光照射.因Au-N键比Au-S键弱得多,因此在使用胺的情况下,其药物释放扩散相对比较容易.这种表面络合加载方法的明显优势是通过在纳米颗粒表面镀金,使其实现连接或释放药物,且可以通过简单的荧光显微镜监测(如药物荧光)或表面增强拉曼光谱(SERS)观测镀金纳米颗粒的加载和药物释放过程.当荧光团被连接到纳米级金表面,荧光淬灭能观察到供体的'能量或电子(荧光团)转移到受体(金芯)的过程[13].这就意味着通过监测荧光强度的反向变化或提高荧光信号监测装载药物释放到溶液或细胞的过程.此表面络合加载方法可实现选择性且高效地加载或释放药物,能够辅助激光进行光热治疗.1.3.3吸附加载(图4f)金纳米颗粒络合或耦合的官能团能被用于治疗领域.在某些情况下,一些官能团携带药物吸附于金纳米颗粒表面,使得金纳米粒子钝化.例如,Wheate和同事将HS-PEG-COOH的羧酸部分吸附到金纳米粒子表面,得到复杂的铂抗癌剂,并制备出铂-拴系的金纳米颗粒杀死肺癌和结肠癌细胞.另一个例子,Mirkin和同事通过将含羧酸的前体药物形成酰胺并功能化单链DNA,使其吸附于金纳米球表面,此功能化纳米金能够进入肿瘤细胞,且能将铂(Ⅳ)还原成铂(II)释放活性顺铂,基于此发展了一个强大的抗癌药物.Rothrock和同事将金纳米颗粒终端吸附的胺释放一氧化氮(NO)供体分子,从而使血管舒张.同时,Rothrock和同事将抗癌药物(5-氟尿嘧啶)的终端羧酸吸附于金纳米粒子表面,通过紫外光照射,在感光条件下观察到切割连接器释放药物的过程.1.3.4通过层-层组装加载(图4g)在水溶液中合成的金纳米颗粒表面电荷非常密集,因此可以通过静电结合或层-层组装,将带电荷的药物吸附于金纳米粒子表面.最好的例子是通过静电结合,将核酸(DNA或RNA)修饰于金纳米粒子表面.DNA或siRNA分子带有较强的负电荷,与金纳米粒子表面的阳离子结合后修饰于金纳米粒子表面.在此需要特别指出:层-层组装是补充带电聚合物,但也使它们之间产生了非常强烈的排斥作用,这可能阻碍有效载荷释放.为了克服这个问题,可以调节溶液的pH值,使得配体修饰的金纳米颗粒表现出净正电荷,从而实现从阳离子纳米颗粒表面上离解或释放附着的DNA或RNA.1.3.5装入纳米粒子内加载(图5)利用金纳米粒子具有大的比表面积特性,可将其空心金纳米结构作为容器装载药物分子,例如金纳米笼和空心纳米金壳是首选药物容器,在医疗领域广泛应用.金纳米笼已被用来建立一个“智能”控释药物递送系统,其外笼由致密热敏聚合物合成的药物分子被包封在金纳米立方体的中空内部和表面,在无热刺激条件下,聚合物壳能防止药物释放.由于金纳米立方体是优异的近红外光光子吸收剂,通过吸收近红外光光子能量,它们能够有效释放负载,将熔融的热敏性聚合物暴露于立方体壁孔之外,并释放药物.“智能”聚合物附着在金硫醇立方体的内表面,药物从内向外扩散到水介质中(见图5),此例子突出表现了纳米金壳的优越性,即具有消光、体积小和内部中空的优势,也证明了使用光触发纳米颗粒和聚合物纳米粒子释放是可行的.2金纳米粒子作为运载药物的稳定剂2.1金纳米粒子作为稳定剂输送脂质体金纳米粒子除了具有加载药物的潜力之外,也被用于稳定输送药物载体,如稳定输送脂质体和微胶囊.脂质体已被广泛应用于药物载体,然而它们的抗融合稳定性差,且血浆和其他器官限制其释放,因此其应用与发展受到了限制[14].Granick和同事研究了纳米颗粒稳定输送磷脂脂质体的效果,通过确凿的证据,证明了借助荧光和量热测量仪器可观测到纳米粒子稳定输送凝胶脂质体的现象,即通过增加几十度温度,纳米颗粒的相变部位吸附着并稳定输送凝胶脂质体,由于只有25%的纳米粒子外表面被脂质体占用,该纳米颗粒改进了脂质体的稳定性,没有任何泄漏有效载荷.Rotello和同事制备出了具有净负电荷的油包水滴,并组装带正电荷的金纳米颗粒(直径约为2nm),通过静电相互作用,该颗粒修饰于液滴的外表面.通过添加“架桥”蛋白,诱导纳米颗粒排斥液滴表面.他们的策略达到的目标是金纳米粒子与液体、蛋白间作用,大大增加了脂质胶囊的稳定性[14].研究人员使用金纳米粒子和其终端羧酸官能团来稳定阳离子脂质体,通过pH值调节促使它们结合.中性条件下(pH值约7.0),羧酸基团去质子化,与阳离子脂质体间形成比较强的静电相互作用.在温和的酸性条件下(pH约4.5~5.5),如细胞和溶酶体内部,羧酸的主要部分被质子化,从而诱导纳米颗粒从脂质体表面解离,并引发脂质体的融合和随后的药物释放.另外,金纳米粒子稳定的脂质体被用于选择性地对感染的位点释放抗菌药.功能化金纳米粒子壳聚糖被用来稳定脂质体,并能阻止溶液中纳米粒子的聚集[15].纳米粒子稳定的脂质体接近细菌时,细菌毒素引起的孔隙形成脂质体结构,有利于释放其有效载荷[15].2.2金纳米复合材料输送药物的应用最近,一些研究人员对金纳米颗粒进行包覆或掺入其他类型材料,来制造含金装置的药物输送剂[16-17].例如,Perera等人发展了ZnMOS4包覆金纳米粒子的核壳结构(见图6),将此用作细胞解毒药物载体,能用于治疗Cu2+污染引起的威尔逊氏病[16].Ge等研究人员发展了Ce包覆的金纳米团簇(Au/Ce),用作药物载体,主动靶向癌细胞[17],见图7.石墨烯绝缘的金纳米团簇,已被用于细胞成像,并借助其光热增强化疗效果[18],见图8.金纳米粒子在激光照射下,吸收光能并产生足够的热量,当所产生的温度高于临界温度(如最低临界溶液温度)时,将改变基体的结构和聚合物分布,增加其流动性.通常情况下,为保持基质的完整性,所选聚合物耐受温度应该比体温略高.聚合物制备时,可将抗癌药(如紫杉醇)掺入可生物降解的聚合物中(如微球酯),将其包覆于中空金纳米球内,经激光照射后释放药物.在无激光照射时,中空金纳米球包覆的聚合物无明显的药物释放,激光照射时,聚合物释放药物的效率依赖于照射时间、时间间隔、激光的功率和抗癌药浓度。

3.1金纳米粒子性质

3.1金纳米粒子性质

金纳米粒子性质1金纳米粒子类型不同形状的金纳米粒子对应着不同的应用目的。

目前为止,人们已经制备了多种不同形状的金纳米粒子,主要有棒状,球状,壳状,笼状,多面体,星状等,不同形状的金纳米粒子有着自身独特的优势。

例如棒状的金纳米粒子具有良好的光热性能,而笼状的金纳米粒子更适合于内部物质的负载等。

根据金纳米粒子的尺寸可以将其分为金纳米团簇及金纳米晶,通常来说,金属粒子具有一定的导电性,而当金纳米粒子的尺寸小于 2 nm时,金纳米粒子的性质由原来的金属导电性质变为了绝缘体性质,因此这个尺寸被称为临界尺寸。

通过这个临界尺寸可以将金纳米粒子分成两类:尺寸小于2 nm的金纳米粒子,被称为金纳米团簇;而金粒子的粒径尺寸大于2 nm时,通常被称为金纳米晶。

2金纳米粒子特性块状的金在通常被认为是惰性金属,而纳米金却显示出了区别于宏观尺寸的高活性。

金纳米粒子作为纳米材料中的贵金属纳米粒子的一类,金纳米粒子除了具有纳米材料的普遍特性之外还具有自身独特的性质,主要表现在以下几个方面:2.1表面等离子体共振特性有较高的比表面积,其表面自由电子较多,自由电子受到原子核的正电荷束缚较小,电子云在表面自由运动,当表面的电子云产生相对于核的位移时,来自电子和核之间的库仑引力会产生一个恢复力,从而产生表面电子云的震荡,振荡频率由四个因素决定:电子密度、有效电子质量电荷分布的形状和大小。

表面等离子体( surface plasmons),又被称为表面等离子体激元,是由于金属粒子表面的自由电子的集体谐振而产生。

当金属纳米粒子被一定波长的光照射后,入射的光子与表面自由电子相互作用,入射的光子与金属表面自由电子耦合后产生的疏密波。

当入射光的振动频率与金属粒子表面的自由电子谐振频率相同时产生的共振被称为表面等离子体共振。

金纳米粒子的表面等离子体共振对光子产生的吸收能够使用UV-vis-vis光谱检测,通过不同的吸收峰值反映金纳米粒子的形貌,大小等特性,实心球形的金纳米粒子具有一个单峰,不同尺寸的金纳米粒子具有的峰位不同,而金棒具有两个典型的吸收峰,分别为横向和纵向,而笼状的金粒子的吸收峰也有别于球状和棒状,而即使同为球形金粒子,壳层结构的金粒子的吸收峰也有很大的区别。

3.1 金纳米粒子性质

3.1 金纳米粒子性质

金纳米粒子性质1 金纳米粒子类型不同形状的金纳米粒子对应着不同的应用目的。

目前为止,人们已经制备了多种不同形状的金纳米粒子,主要有棒状,球状,壳状,笼状,多面体,星状等,不同形状的金纳米粒子有着自身独特的优势。

例如棒状的金纳米粒子具有良好的光热性能,而笼状的金纳米粒子更适合于内部物质的负载等。

根据金纳米粒子的尺寸可以将其分为金纳米团簇及金纳米晶,通常来说,金属粒子具有一定的导电性,而当金纳米粒子的尺寸小于2 nm时,金纳米粒子的性质由原来的金属导电性质变为了绝缘体性质,因此这个尺寸被称为临界尺寸。

通过这个临界尺寸可以将金纳米粒子分成两类:尺寸小于2 nm的金纳米粒子,被称为金纳米团簇;而金粒子的粒径尺寸大于2 nm时,通常被称为金纳米晶。

2 金纳米粒子特性块状的金在通常被认为是惰性金属,而纳米金却显示出了区别于宏观尺寸的高活性。

金纳米粒子作为纳米材料中的贵金属纳米粒子的一类,金纳米粒子除了具有纳米材料的普遍特性之外还具有自身独特的性质,主要表现在以下几个方面:2.1 表面等离子体共振特性有较高的比表面积,其表面自由电子较多,自由电子受到原子核的正电荷束缚较小,电子云在表面自由运动,当表面的电子云产生相对于核的位移时,来自电子和核之间的库仑引力会产生一个恢复力,从而产生表面电子云的震荡,振荡频率由四个因素决定:电子密度、有效电子质量电荷分布的形状和大小。

表面等离子体(surface plasmons),又被称为表面等离子体激元,是由于金属粒子表面的自由电子的集体谐振而产生。

当金属纳米粒子被一定波长的光照射后,入射的光子与表面自由电子相互作用,入射的光子与金属表面自由电子耦合后产生的疏密波。

当入射光的振动频率与金属粒子表面的自由电子谐振频率相同时产生的共振被称为表面等离子体共振。

金纳米粒子的表面等离子体共振对光子产生的吸收能够使用UV-vis-vis光谱检测,通过不同的吸收峰值反映金纳米粒子的形貌,大小等特性,实心球形的金纳米粒子具有一个单峰,不同尺寸的金纳米粒子具有的峰位不同,而金棒具有两个典型的吸收峰,分别为横向和纵向,而笼状的金粒子的吸收峰也有别于球状和棒状,而即使同为球形金粒子,壳层结构的金粒子的吸收峰也有很大的区别。

典型纳米材料的毒性研究

典型纳米材料的毒性研究

典型纳米材料的毒性研究林晓薇;冯世成;杨胜韬【摘要】随着纳米技术的进步和人工纳米材料的使用,大量纳米材料不可避免的进入生态环境,被生物体吸收或者与生物体发生直接接触。

其潜在的生态风险已引起社会广泛关注。

纳米材料在环境中的转化和降解关系着它们在环境中的潜在风险及生态毒性,其中纳米毒性是近年来纳米生物安全性研究的焦点。

研究纳米毒性对研究纳米材料的环境潜在风险和危害有重要意义。

本文通过结合国内外相关研究成果对近年来纳米材料的毒性进行了综述。

%With the progress of nanotechnology and the extensive uses of artificial nanomaterials, a large number of nanomaterials will inevitably enter the ecological environment. The nanomaterials are absorbed by organisms or directly contact with the biological systems. The potential ecological risk has attracted wide attention of the society. The degradation and transformation of nanomaterials in environment are directly related to their environmental risks and ecotoxicity, where the toxicity of nanomaterials is the most concerned one. It is important and crucial to study the potential environmental risk and hazard of nanomaterials. The recent advances in the toxicity of nanomaterials focusing on the domestic and international achievements were summarized.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2016(044)020【总页数】3页(P24-26)【关键词】人工纳米材料;毒性;生态效应;环境效应【作者】林晓薇;冯世成;杨胜韬【作者单位】西南民族大学化学与环境保护工程学院,四川成都 610041;西南民族大学化学与环境保护工程学院,四川成都 610041;西南民族大学化学与环境保护工程学院,四川成都 610041【正文语种】中文【中图分类】X131自从20世纪90年代人类发现富勒烯(C60),碳纳米管(CNT)等人工碳纳米材料以来[1],人工纳米材料凭借着其本身微小的尺寸和特殊的结构,具备了许多其他材料不曾拥有的理化性质,在材料化学、药学、生命科学、电子产业和能源产业等诸多领域被广泛应用。

影响纳米材料毒性的关键因素

影响纳米材料毒性的关键因素

影响纳米材料毒性的关键因素纳米材料的应用前景广阔,包括但不限于医疗、环保、能源等领域。

然而,随着纳米材料被广泛应用,人们开始其潜在的毒性影响。

纳米材料的毒性与其诸多物理化学性质密切相关,其中一些关键因素在本文中将得到详细阐述。

纳米材料毒性是指纳米尺度物质对人体、环境或生物体系产生的有害影响。

例如,某些纳米材料可能对细胞产生氧化应激,引发炎症反应,甚至导致基因突变等。

毒性效应不仅与纳米材料的性质有关,还受其制备方法、表面改性等因素的影响。

纳米材料的粒径对其毒性具有显著影响。

一般来说,粒径越小,纳米材料的毒性可能越高。

这是因为粒径越小,纳米材料与生物体系中的细胞或蛋白质接触的几率越大,从而引发毒性效应。

纳米材料的形态也是影响其毒性的重要因素。

例如,纳米纤维或棒状材料可能比球形或颗粒状材料更具毒性。

这是由于纤维或棒状材料更容易刺入或附着在细胞上,导致细胞损伤或死亡。

纳米材料的组成对其毒性也有重要影响。

例如,由重金属元素组成的纳米材料可能比由非重金属元素组成的纳米材料更具毒性。

这是由于重金属元素可能对人体健康和环境造成更大的危害。

为了评估纳米材料的毒性,可以采用不同类型的实验设计,包括细胞实验、动物实验和人类实验等。

细胞实验是通过培养细胞来观察纳米材料对其生长、增殖和功能的影响。

动物实验是通过将纳米材料注入动物体内,观察其对器官、组织、基因等方面的影响。

人类实验则是通过让志愿者接触纳米材料,评估其对健康的影响。

实验结果分析中,需要结合纳米材料的性质、粒径、形态、组成等因素,以及实验过程中观察到的现象和结果进行深入分析和解释。

例如,如果纳米材料导致细胞凋亡或基因突变,这可能与其粒径过小、形态不规则或组成有毒元素有关。

还需要考虑实验操作的标准化和重复性,以保证实验结果的可靠性和可比较性。

本文从纳米材料毒性的定义出发,详细阐述了影响其毒性的关键因素,包括粒径、形态和组成等。

同时,介绍了评估纳米材料毒性的实验设计与结果分析方法。

探究纳米材料对生物体的毒性效应

探究纳米材料对生物体的毒性效应

探究纳米材料对生物体的毒性效应近年来,随着纳米技术的快速发展,纳米材料在生物医学、环境保护、食品安全等领域中得到了广泛应用。

然而,随之而来的是对纳米材料对生物体的毒性效应的关注和担忧。

纳米材料因其独特的物理和化学特性,在进入生物体后可能影响细胞生长、基因表达、免疫功能等,从而导致不良影响。

本文将探讨纳米材料对生物体的毒性效应,分析其机制并提出相应的防范措施。

首先,纳米材料的种类和特性对其在生物体中的毒性效应产生重要影响。

不同类型的纳米材料具有不同的化学成分、结构和大小,这些因素决定了纳米材料与生物体相互作用的方式和程度。

例如,金属纳米粒子、碳纳米管、氧化物纳米颗粒等材料在生物体内的行为和毒性效应存在差异。

研究表明,一些纳米材料具有自发性氧化还原反应、离子释放、表面修饰等特性,这些特性可能导致细胞膜的损伤、蛋白质的变性、DNA的损伤等毒性效应。

其次,纳米材料的生物分布和代谢途径也对其毒性效应发挥起着重要作用。

纳米材料进入生物体后,会通过各种途径被吸收、转运和排泄。

一些研究发现,纳米材料在生物体内的生物分布不均匀,可能在某些组织或器官中积累导致毒性效应。

此外,纳米材料可能通过血液循环、淋巴系统等途径被传播到不同的组织和器官,从而影响多个生理过程。

对于纳米材料的代谢途径的研究有助于理解其在生物体内的行为和毒性效应。

再次,纳米材料与生物体的相互作用机制是影响其毒性效应的关键因素。

纳米材料与生物体发生相互作用的途径主要包括吞噬作用、穿膜转运、生物介导等。

研究表明,纳米材料可能通过产生氧化应激、诱导自噬、干扰细胞信号传导等途径对细胞和组织产生毒性效应。

此外,纳米材料可能干扰生物体内的新陈代谢、免疫调节等生理过程,导致免疫毒性、代谢毒性等不良影响。

最后,如何有效评估和防范纳米材料对生物体的毒性效应是当前亟待解决的问题。

有效的毒性评估方法可以帮助准确评估纳米材料的毒性潜力,并为纳米材料的安全应用提供参考。

目前,常用的毒性评估方法包括体内外实验、计算模拟、毒性机制研究等。

MTT法检测纳米金粒子体外细胞毒性的研究

MTT法检测纳米金粒子体外细胞毒性的研究

培养液中加入不同浓度纳米金溶胶(1 .875 m g·L - 1 、3 .750 m g·L - 1 、7 .500 m g·L - 1 、15 .000 m g·L - 1 、30 .000 m g·L - 1 )各
组细胞相对增殖率(RG R )分别为 112 .653% ,111 .293% ,89 .524% ,72 .109% ,46 .803% ,加入 15 .000 m g·L - 1 、30 .000 m g·
phology and w ellgrow th underinverted m icroscope observation in low dose ofgold nano-particles groupsw hile obvious vacuolardegen -
eration in 30 .000 m g·L - 1 gold nano-particles group .C onclusion The cytotoxicity of the gold nano-particles had does-effect re-
H um an fibroblasts(H F) w ere cultured w ith m edium contained differentdose ofsphericalgold nano-particles(1 .875 m g·L - 1 、3 .750
m g·L - 1 、7 .500 m g·L - 1 、15 .000 m g·L - 1 、30 .000 m g·L - 1 ) for24 hours ,the cytotoxicity effectw as tested by M TT m ethod ,m orphol-
L - 1纳米金溶胶组 ,其 RG R 与空白对照组有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ著差异 ,1 .875 m g·L - 1 、3 .750 m g·L - 1 组毒性评级为 0 级 ,7 .500 m g·L - 1 、

纳米材料的毒理学研究及安全评价

纳米材料的毒理学研究及安全评价

纳米材料的毒理学研究及安全评价纳米材料毒理学研究及安全评价随着纳米技术的不断发展,纳米材料在诸多领域都得到广泛应用,如医疗、制药、绿色催化等。

然而,纳米材料在应用过程中产生的毒理问题逐渐引起了人们的关注。

毒理学研究及安全评价成为纳米材料应用中的一项重要工作。

纳米材料产生的毒理有哪些?纳米材料在小尺寸下表现出了不同于宏观材料的物理、化学和生物学行为。

由于其特异性和高强度,纳米材料的生物反应性能往往比同质量的大尺寸材料更强。

纳米材料可能会通过吸入、食入、皮肤吸收等途径进入人体,从而引起毒性作用。

纳米材料的毒理主要涉及以下几个方面:1.细胞毒性:纳米材料能够进入细胞内,造成细胞膜破坏或死亡,进而损伤组织器官。

2.炎症反应:一些纳米材料可能会引发炎症反应,甚至导致过敏反应和自身免疫性疾病等。

3.肿瘤毒性:一些纳米材料如碳纳米管、金纳米粒子等,可能在一定程度上影响血液、肝脏、肺部等器官的正常功能,增加患癌的风险。

纳米材料的安全评价如何进行?纳米材料的安全评价是指基于毒理学原理,通过评估纳米材料的物理、化学和生物学行为来确定其对健康和环境的风险。

纳米材料的安全评价包括以下三个层次:1.基础研究层面:通过对纳米材料的形态、结构和功能进行研究,评估其在各项生物体系中的作用和效应,为进一步评价提供数据支持。

2.实验室评价层面:通过不同的体外和体内实验,探讨纳米材料对生物系统的影响和行为,如细胞毒性、免疫毒性等。

3.风险评价层面:通过结合基础研究和实验室评价结果,制定相应的风险评价方案,探讨纳米材料对生态环境、人体健康等的影响,从而推导纳米材料的安全性等级。

纳米材料安全评价的主要挑战1.毒性机制的解析:纳米材料作为一种新型材料,其毒性机制仍然需要深入探索和解析。

2.标准化和规范化:目前氧化硅、碳纳米管、金纳米粒子等纳米材料的毒性测定有一定的标准和规范。

但需要进一步丰富和发展这些标准,以建立更为科学和准确的检测方法。

金纳米颗粒尺寸,吸附蛋白种类

金纳米颗粒尺寸,吸附蛋白种类

金纳米颗粒尺寸,吸附蛋白种类金纳米颗粒尺寸与吸附蛋白种类之间的关系是一个备受关注的研究领域。

金纳米颗粒作为一种重要的纳米材料,具有广泛的应用前景,其中其在生物医学领域的应用备受关注。

而金纳米颗粒与蛋白质的相互作用也是研究人员关注的焦点。

本文将从金纳米颗粒的尺寸对吸附蛋白种类的影响进行解析,并逐步回答这个问题。

首先,我们需要了解金纳米颗粒的尺寸对其生物活性和相互作用的影响。

通常情况下,金纳米颗粒的尺寸在1到100纳米之间。

小于10纳米的颗粒通常具有更高的表面能,因此更容易与蛋白质相互作用。

此外,尺寸较小的纳米颗粒也具有较高的比表面积,从而提供了更多的吸附蛋白质的位点。

这些因素导致小尺寸金纳米颗粒更容易吸附多种蛋白质,从而产生更复杂的蛋白质吸附模式。

相反,大尺寸的金纳米颗粒的具有较低的表面能,因此对蛋白质的吸附能力较弱。

此外,较大的颗粒也具有较低的比表面积,因此对蛋白质的吸附位点较少。

这导致大尺寸金纳米颗粒往往只能吸附一种或少数几种蛋白质。

而当金纳米颗粒的尺寸在中等范围内时,其与蛋白质的相互作用变得更加复杂。

在这种情况下,金纳米颗粒的尺寸和形状会影响其表面电荷和电性能,并进而影响其与蛋白质的相互作用。

这种相互作用可以通过电荷吸引力、疏水/亲水性质以及形状拟态等方式进行。

此外,除了金纳米颗粒尺寸的影响外,吸附蛋白质种类也会受到其他因素的影响。

蛋白质的特异性和亲和性是其与金纳米颗粒发生相互作用的重要因素。

不同种类的蛋白质具有不同的结构、电荷和亲和性,从而导致其与金纳米颗粒的相互作用方式和强度的差异。

此外,溶液条件(如pH、离子浓度等)以及金纳米颗粒表面的化学修饰也可能对吸附蛋白质种类产生影响。

这些因素可以改变蛋白质的结构和电荷状态,从而影响其与金纳米颗粒的相互作用。

总的来说,金纳米颗粒的尺寸和吸附蛋白质种类之间存在着复杂的相互关系。

金纳米颗粒的尺寸越小,其吸附的蛋白质种类通常会更多样化。

然而,蛋白质的种类和溶液条件等因素也会对其吸附情况产生影响。

纳米材料对生物体的毒性及其防范

纳米材料对生物体的毒性及其防范

纳米材料对生物体的毒性及其防范纳米技术作为一种新型技术,已经在很多领域得到了广泛应用,比如电子、能源、材料等。

而在生物领域中,纳米生物技术也受到了越来越多的关注。

然而,纳米材料作为一种新型材料,在应用中也存在一定的风险,如何降低其对生物体产生的毒性是目前亟待解决的问题。

一、纳米材料的毒性纳米材料之所以会对生物体产生毒性,主要原因是其表面积-体积比高,容易与生物体内的蛋白等分子发生作用,从而影响生物体的生理功能。

纳米材料的毒性主要表现为:1. 细胞毒性:纳米材料可以穿透细胞膜并进入细胞内,影响细胞的代谢活动,引发细胞损伤及死亡。

2. 器官毒性:纳米材料可以通过吸入、口服等方式进入人体体内,进而影响器官的生理功能。

3. 免疫毒性:纳米材料可以引发免疫反应,从而对免疫系统产生一定的毒性。

4. 遗传毒性:纳米材料可以影响DNA合成及修复,对遗传物质产生一定的毒性。

二、纳米材料的防范措施为了降低纳米材料对生物体的毒性,需要采取一些防范措施。

1. 合理使用:在使用纳米材料时,需要考虑其用途、用量以及使用的环境等因素,从而尽量减少其对生物体的毒性影响。

2. 加强监管:在纳米材料的研发、生产、应用过程中,需要加强监管,确保其安全性和可靠性,避免对生态环境和人类健康造成不良影响。

3. 做好个人防护:在接触纳米材料时,需要做好个人防护措施,如穿戴防护服、戴口罩等,从而减少其对人体的影响。

4. 加强纳米材料的生态安全性研究:在纳米材料应用过程中,需要加强其对生态环境的影响研究,识别其对环境的潜在影响,以及采取相应的措施减少风险。

三、结语纳米材料作为一种新型材料,在应用中的毒性问题需要引起足够的重视,同时也需要加强其生态安全性研究,从而为其安全可靠的应用提供保障。

纳米金属对生物体的毒性作用研究

纳米金属对生物体的毒性作用研究

纳米金属对生物体的毒性作用研究随着纳米技术的发展和应用,纳米金属越来越多地出现在我们的生活中,包括医疗、电子、化妆品等领域。

然而,也有越来越多的研究表明,纳米金属对生物体的毒性作用需要引起我们的关注和研究。

首先,我们来了解一下什么是纳米金属。

纳米材料是指一种尺寸在1-100纳米(1纳米=10^-9米)的材料。

纳米金属是指金属元素被制成的纳米颗粒,如纳米银、纳米铜、纳米铁等。

在这个尺寸下,金属颗粒的表面积相对于体积变得非常大,因此纳米金属具有独特的物理和化学性质,例如高比表面积、高活性、较小的粒径等。

许多研究已经表明,纳米金属可以造成针对生物体的不良影响。

这些影响可能包括细胞毒性、细胞内过氧化物水平的提高、线粒体结构的损害、氧化应激等。

这些影响可能会对整个生物系统产生一系列的生理和神经学的影响,从而影响我们的健康。

在研究纳米金属的毒性过程中,体外和体内实验都是不可缺少的。

体外实验是指使用单个或多个细胞系或低一级的模型-例如蠕虫或果蝇-进行的实验。

相比之下,体内实验涉及到真实的生物体系实验,例如使用小鼠。

这些实验可以在许多不同的模型中进行,包括细胞系、组织和生物体。

有趣的是,不同纳米金属的毒性可以有很大的区别。

例如,纳米银引起的细胞毒性可能比纳米铜略微更强,但纳米铜对人体的影响可能更大,因为在人体内,铜比银更容易进行离子化。

此外,纳米金属的形状和结构也可能改变其毒性。

纳米金属可以呈现出球状、棒状、片状等形态,不同形态和尺寸的纳米金属对生物体的毒性有很大的差异。

然而,纳米金属的毒性影响可能并不都是负面的。

许多研究表明,纳米金属的抗菌性可能对医疗领域有巨大的潜力,因为它们可以用于预防和治疗感染病情。

此外,纳米金属的应用也可以在制备生物传感器和临床诊断领域中发挥重要作用。

总的来说,纳米金属对生物体的毒性作用需要引起我们的更多关注和研究。

未来的研究还应当深入了解纳米金属的毒性机制以及控制其毒性的技术。

只有这样,我们才能在纳米技术的应用中确保其对人类和自然环境的不负面影响。

纳米粒子的毒性评价和安全使用建议

纳米粒子的毒性评价和安全使用建议

纳米粒子的毒性评价和安全使用建议近年来,随着纳米科技的发展,纳米粒子的应用越来越广泛。

然而,与此同时,对纳米粒子的毒性评价和安全使用建议的需求也逐渐增加。

因此,本文将探讨纳米粒子的毒性评价与安全使用建议,旨在为相关研究和实践提供指导。

首先,我们需要了解纳米粒子的毒性评价方法。

由于纳米粒子与传统微粒子存在差异,其对生物体的毒性也不同。

因此,需要基于纳米粒子的特殊性质进行毒性评价。

常用的纳米毒性评价方法包括体外试验和体内试验。

体外试验主要包括细胞毒性测试、细胞摄取和转运评价以及免疫毒性评价。

体内试验则包括小鼠或大鼠模型的毒性检测、组织病理学评价以及生物分布研究等。

通过这些评价方法,可以全面了解纳米粒子对生物体的毒性。

其次,对于纳米粒子的安全使用,我们需要注意以下几个方面。

首先是纳米粒子的选择。

不同的纳米粒子具有不同的特性和应用效果,因此,在使用纳米粒子时,需要根据具体需求选择合适的纳米材料。

其次是纳米粒子的制备和处理。

在制备和处理纳米粒子时,需要密切关注操作方法和环境条件,避免对人体和环境造成不良影响。

同时,还需要注意良好的实验室规范和工作流程,确保安全操作。

第三是纳米粒子的包装和贮存。

纳米粒子在包装和贮存过程中容易受到氧化、降解和污染等因素的影响,因此需要采取合适的包装材料和贮存条件,避免纳米粒子的品质受损。

最后是纳米粒子的使用和处理。

在使用纳米粒子时,应避免直接接触和吸入,采取合适的防护措施,如佩戴防护口罩、手套和工作服等。

在处理纳米粒子时,应注意妥善处理废弃物,避免对环境造成污染。

此外,鉴于纳米粒子的广泛应用,我们还需要加强相关监控和管理措施。

监控措施包括建设纳米粒子的生产和使用数据库,收集和整理纳米粒子相关的危害数据和事故事件,以便及时追踪和评估纳米粒子对生物体和环境的影响。

管理措施则包括建立纳米粒子的生产和使用许可制度,加强对纳米粒子的监管和审批,推动相关法律法规的完善,以确保纳米粒子的安全使用。

《金纳米颗粒和生物分子的相互作用》范文

《金纳米颗粒和生物分子的相互作用》范文

《金纳米颗粒和生物分子的相互作用》篇一一、引言随着纳米科技的发展,金纳米颗粒(AuNPs)在生物医学领域的应用日益广泛。

金纳米颗粒因其独特的物理化学性质,如高比表面积、良好的生物相容性以及易于进行表面修饰等,使其在生物分子的检测、诊断和治疗等方面具有巨大潜力。

本文将详细探讨金纳米颗粒与生物分子的相互作用,分析其作用机制及在生物医学中的应用。

二、金纳米颗粒的基本性质金纳米颗粒是一种由金元素构成的纳米级粒子,其粒径通常在1-100纳米之间。

由于金纳米颗粒的尺寸效应和表面效应,使其具有独特的物理化学性质。

例如,金纳米颗粒具有较高的光学性能,可应用于生物成像和光热治疗等领域;同时,其表面易于进行化学修饰,可与生物分子如蛋白质、酶、抗体等形成稳定的结合。

三、金纳米颗粒与生物分子的相互作用机制金纳米颗粒与生物分子的相互作用主要涉及静电作用、配体交换、氢键等作用力。

在生物分子修饰的金纳米颗粒中,生物分子通常通过配体交换或静电作用吸附在金纳米颗粒表面。

此外,金纳米颗粒的表面还可以通过化学修饰引入特定的功能基团,如羟基、羧基等,以增强与生物分子的相互作用。

四、金纳米颗粒在生物医学中的应用1. 生物分子检测:金纳米颗粒可与生物分子形成稳定的结合,通过改变其表面修饰的分子种类和数量,实现对生物分子的特异性识别和检测。

例如,利用抗体修饰的金纳米颗粒可实现肿瘤标志物的快速检测。

2. 药物传递:金纳米颗粒具有良好的生物相容性和渗透性,可作为药物传递的载体。

通过在金纳米颗粒表面修饰特定的配体,可实现靶向药物传递和释放。

此外,金纳米颗粒还可通过光热效应增强药物的效果。

3. 生物成像:金纳米颗粒具有优异的光学性能,可作为一种高效的荧光探针用于生物成像。

通过将金纳米颗粒标记在特定的生物分子上,可实现对细胞、组织等结构的可视化观察。

4. 疾病诊断与治疗:金纳米颗粒在疾病诊断与治疗方面具有广泛的应用。

例如,利用金纳米颗粒的光热效应可实现肿瘤的光热治疗;通过检测金纳米颗粒与特定生物分子的相互作用,可实现对疾病的早期诊断。

纳米材料的危害

纳米材料的危害

纳米材料的危害
纳米材料作为一种新型材料,在科技领域得到了广泛的应用,但是随之而来的危害也引起了人们的关注。

纳米材料的危害主要表现在环境污染、生物毒性和人体健康等方面。

首先,纳米材料对环境造成的污染是不可忽视的。

由于纳米材料具有微小的体积和高比表面积,一旦进入环境中,很容易对土壤、水体和大气造成污染。

特别是一些金属纳米材料,如纳米银、纳米氧化铁等,它们对环境的影响更为严重,可能对生态系统造成破坏,影响生物多样性,甚至对人类健康造成潜在威胁。

其次,纳米材料的生物毒性也是一个备受关注的问题。

许多研究表明,一些纳米材料对生物体具有一定的毒性,可能导致细胞损伤、基因突变甚至癌症等严重后果。

特别是一些纳米颗粒,由于其微小的尺寸和特殊的表面性质,可能更容易穿透细胞膜,进入细胞内部,对细胞结构和功能产生影响,从而引发生物毒性反应。

此外,纳米材料对人体健康的影响也备受关注。

随着纳米材料在生产和生活中的广泛应用,人们接触到纳米材料的机会也越来越多。

然而,一些研究表明,长期接触纳米材料可能对人体健康产生潜在的危害,如呼吸道疾病、免疫系统紊乱、神经系统损伤等。

尤其是一些工作在纳米材料生产和加工领域的人员,由于长期接触纳米材料,可能面临更高的健康风险。

因此,对纳米材料的危害问题,我们应该高度重视。

在推动纳米材料应用的同时,也要加强对纳米材料的环境影响和生物毒性的研究,制定相应的安全规范和管理措施,以减少其对环境和人类健康的潜在危害。

只有在科学合理地利用纳米材料的同时,才能更好地保护环境和人类健康,实现可持续发展的目标。

金纳米颗粒尺寸,吸附蛋白种类 -回复

金纳米颗粒尺寸,吸附蛋白种类 -回复

金纳米颗粒尺寸,吸附蛋白种类-回复金纳米颗粒尺寸和吸附蛋白种类是在研究金纳米颗粒(金纳米颗粒是具有直径在1到100纳米之间的金微粒)与生物体内的相互作用时,十分重要的两个因素。

这两个因素直接影响着金纳米颗粒在生物医学应用中的安全性和疗效。

本文将逐步回答金纳米颗粒尺寸和吸附蛋白种类对生物体内相互作用的影响。

首先,金纳米颗粒的尺寸对其在生物体内的行为产生重要影响。

较小尺寸的金纳米颗粒通常具有更大的表面积,能够更好地与生物体内的分子相互作用。

较小的金纳米颗粒也更容易穿透生物体的细胞膜,进入细胞内,并在细胞质中发挥作用。

此外,较小尺寸的金纳米颗粒也能够更好地进入血液循环系统,实现靶向输送药物或成像剂。

因此,较小尺寸的金纳米颗粒被广泛应用于生物医学领域。

然而,金纳米颗粒尺寸也会对其安全性产生影响。

较小尺寸的金纳米颗粒可能更容易穿透血脑屏障或穿过胎盘进入胎儿,从而产生潜在的毒性。

此外,较小的金纳米颗粒也可能更容易被肝脏和其他脏器吸收,增加对这些器官的损害风险。

因此,在生物医学应用中,需要对金纳米颗粒尺寸进行谨慎选择,以平衡其药物输送和毒性的影响。

其次,金纳米颗粒的吸附蛋白种类对其在生物体内的行为也起着重要的作用。

吸附蛋白是生物体内广泛存在的一类蛋白质,可以与纳米颗粒表面的功能基团相互作用。

吸附蛋白的吸附能力和类型取决于纳米颗粒的物理化学性质和表面修饰。

在生物体内,纳米颗粒与吸附蛋白的相互作用可以影响其血液循环时间、生物分布和细胞吞噬状况。

一方面,蛋白质的吸附可以改变金纳米颗粒表面的电荷特性,影响其与细胞膜的相互作用。

吸附蛋白可能导致金纳米颗粒在生物体中的团聚,并影响其与目标细胞之间的相互作用。

此外,吸附蛋白在纳米颗粒表面的存在可能会调控纳米颗粒的吞噬作用,进一步影响其输送药物或成像剂的效果。

因此,对于纳米颗粒与特定细胞的相互作用研究中,必须考虑吸附蛋白的类型和数量。

另一方面,吸附蛋白也可能对金纳米颗粒在生物体内的稳定性产生影响。

金纳米粒子的细胞毒性

金纳米粒子的细胞毒性

金纳米粒子的细胞毒性
李铸衡;马立娜;刘殿骏;王振新
【期刊名称】《应用化学》
【年(卷),期】2016(33)9
【摘要】金纳米粒子(AuNVs)是构建用于诊断和治疗的纳米药物/探针的理想纳米材料之一,因此研究AuNPs与细胞的相互作用具有重要意义.本文详细分析了金纳米簇(AuNCs)、球形金纳米粒子A(AuNPss)、金纳米球壳(AuNSs)和金纳米棒(AuNRs)等不同形貌的Au NPs对不同细胞模型的细胞毒性;讨论了AuNPs的理化性质(大小、形状、化学功能和表面电荷)对其细胞毒性的影响.总结了AuNP细胞毒性研究遇到的挑战并提出相应解决方法.
【总页数】8页(P1009-1016)
【作者】李铸衡;马立娜;刘殿骏;王振新
【作者单位】吉林省教育学院长春130022;中国科学院长春应用化学研究所长春130022;中国科学院长春应用化学研究所长春130022;中国科学院长春应用化学研究所长春130022;中国科学院长春应用化学研究所长春130022
【正文语种】中文
【中图分类】O652
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1.生物医学新材料金纳米粒子的细胞毒性研究进展 [J], 刘肇彧;丁娅;吴迪;张灿
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4.细胞毒性与非细胞毒性抗肿瘤药固体制剂生产区设计差异性探讨 [J], 温艳华;
5.大面积多元化表面等离激元金纳米粒子结构的制备大面积多元化表面等离激元金纳米粒子结构的制备 [J], 李东; 孙迎辉; 王中舜; 黄晶; 吕男; 江林
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金纳米粒子的细胞毒性(一):尺寸的影响
2016-08-16 12:45来源:内江洛伯尔材料科技有限公司作者:研发部
AuNPs
查阅文献时,在AuNPs的尺寸对细胞作用方面可以看到许多相互矛盾的报道。

例如Pan 等制备了4种1.4nm左右和15 nm多种粒径的金颗粒(AuNPs),他们提出:AuNPs的毒性是尺寸依赖的,1.4 nm时表现最强毒性,尺寸小于或大于1.4 nm时毒性逐渐减弱。

并且提出1.4 nm颗粒的明显毒性主要是因为它可以立体选择性地连接到B-DNA的大沟,从而造成对细胞的损伤。

但是在他们的实验中,在尺寸1.4 nm之外的几个AuNPs(0.8,1.2和1.8 nm)都具有相似毒性,不具有特异性,解释难以令人信服。

他们的实验还表明,当纳米颗粒大于15 nm时,是贴在细胞膜上而无害的,而Connor等则报告18 nm以下的含有各种表面修饰物(如半胱氨酸、柠檬酸钠、生物素和葡萄糖)的AuNPs对于人体细胞是无毒的,其毒性是由于所用的保护剂溴化十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)造成的。

如果将CTAB去除干净,那么AuNPs对细胞是无毒的。

Shukla等报道了由赖氨酸加上聚赖氨酸共同修饰的3.5 nm AuNPs不具有毒性和免疫原性。

Soenen等指出AuNPs浓度对细胞毒性的影响。

他们发现4 nm的聚甲基丙烯酸保护的AuNPs在浓度10 nM时,对于多种敏感细胞系没有观察到明显的细胞参数改变,但是当浓度高于200 nM 时则引起明显的细胞毒性,他们认为这是由于增加了活性氧的原因。

Wang等研究了不同形状、作用时间和表面活性剂等与尺寸小于70 nm AuNPs细胞毒性的关系,认为圆形无
毒,棒型有毒,而棒型的毒性主要是其保护剂CTAB所造成。

Yen等比较了金和银纳米颗粒对于巨噬细胞(macrophages)的作用,认为带负电的金纳米颗粒比银纳米颗粒毒性更大。

Gu等将24 nm金颗粒通过半胱胺连接到金膜上,然后将此薄膜与猪的肝细胞共培养,发现细胞可以快速增殖,并且很好的保持了其生物代谢功能。

郑海霞等和张敏娟等表明金颗粒对于人正常皮肤细胞和人表皮细胞的促进增殖作用是时间和剂量依赖的。

在张敏娟等的工作中,使用了17 nm的AuNPs,发现加入AuNPs后,随浓度增加,增殖作用加强到一最大值然后下降。

Kang等使用30 nm AuNPs,证明了合适的表面处理会使AuNPs和癌细胞的细胞核作用而引起细胞死亡。

Yi等通过MTT方法研究了20 nm大小的金颗粒对于间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)的作用及其作用机理,发现AuNPs能通过细胞膜进入细胞,激活了p38MAPK 信号通路(p38 mitogen-activatedprotein kinase),可以调节有关基因,从而促进成骨分化,抑制成脂分化。

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