纳米银毒理学研究进展

2 纳米银的毒性机制
8raydidl Stolle 和 Ilus~ain 寺 K -9 研究表明 .C1824 小鼠
精原下细胞和 I BRL3A 大鼠肝细胞吁:细 胞系暴露于纳米银中
时线粒体功能都会报者降低，片-产生凋 1γ及细胞形态的凋亡
样变化 。 线和体功能丧失是凋 r 的 一个早期且关键'lT 件，肉
米银， TEM 分析表明这些纳米银颗粒可以穿透完整皮肤进入
系统损伤效应 。 网此，深入探讨纳米饭的毒性作川及其饥
具皮层，气采 用受损皮肤进行测试，纳米银颗粒的 穿透能力
提刮了近 5 忻 。
tM 于纳米银的安全使用和 JF 发利用具有非常重要的现论 ，)(，j
和现实意义 。
1
纳米银毒理学研究 呼吸系统疾病 纳米颗粒在呼吸系统的沉职址和清除
主要包描蜡膜异常 、尾脊抖弯 曲 、眼 睛畸形、卵 黄'提及脏苦苦水
浙江省科技斤科技计划项目 (2 0 11 C37075) 。 声 11 光宫(
)1中等 等 。 将 4 hpf( Hours of post[e内 lization ， hpf)的斑马鱼胚胎
暴露于 100μmoV L 不同尺寸的纳米银 (3 、 1 0 、50 和 门 00 11m) ,
炎性细胞的调亡\最近的体外榄型试验研究 25 nln 银颗粒
在人皮肤巾的穿透性和1分布悄况 ，供体相巾 纳米银颗粒浓度
经在动物榄型 J-_证实叮以诱导细胞毒'性、呼吸系统损伤、皮
为 70 魄IC 1ll 时， 经过 24 h 后在受体相中检测到 一 定茧的纳
肤毒性 、 肾脏 61性、生殖主导性、边传毒性、发育毒性以及免疫
激反应 。 Carlson 等 r '4 ] 也发现大小为 15 nm 的纳米银粒子会
使 H 噬细胞的活性氧水平增高，谷脱甘肤水平降低，表明细
等 6 。 纳米银对小地鱼JJ毛胎的$性作用 .(E Medaka 棋型中也
得到验证
胞盟受到氧胁迫，最终导致细胞死亡 。 而 Rahman 甘~ 15 研究
表明， 25 nm 银颗粒可导致自由基的 产生诱导氧 化应激和改
安徽农业科学， JOUlllld
"f A l1 hui Agl' i. Sci.
20 12 , 40 (24) : J 2085 - 12086 , 12()89
责任编辑陈玉敏责任校对况玲玲
纳米银毒理学研究进展
刘光富
摘要
(I i'r叫 11卅学院生命利学学 I?J':. 浙江杭州1
310018 )
由于具有良好的光电 、 催化 、 超导性能和杀菌消毒活性，纳米银已成为目前市场上应用最广泛的金属纳米材料，商品化产品几乎 无处不在 纳米银的大量生产和广泛应用增加了其向环珑释放的机会，同时糕'加了人体暴露的机会 综述了近年来在纳米银毒理学研
道不多，但已有证据表明这些小颗粒的纳米物质能够通过皮
肤、 H臭神经、肌肉等组织的突触间隙进入神约纤维.从而增加
了神经细胞的暴露风险 。 试验表明，纳米银气溶胶经 i呼吸道
1. 2
皮肤毒性
纳米银颗粒是口闹市场上应用最广泛的纳
米消毒产品.常添加在与皮肤密切接触的化妆品、消毒液、
lj::_用品、纺织 lfl! 巾研究表明 ，皮肤涂抹 1 % 纳米银忏体制刑
1. 6
细胞毒性
纳米假的细胞毒性主要表现为降低细胞
变基间表达产生神经毒性 。 这说明纳米银 11 屈细胞凋 T丁与
活性氧产生密切相关，而细胞膜损伤可能是纳米银细胞毒性
存活率、 t.M 伤细胞胆、诱导氧化成激、影 H向炎性因子的分泌、
影响细胞问 |然连接通讯 i攻 变、引起 ONA 损 伤以及诱发细胞
的另一机制 。 理论上，纳米粒子必须穿越细胞膜进入细胞后 才能到达细胞器，已知细胞脱 t 富含藐墓蛋白质，很可能发
凋 1气等。 ARhaRani 等 7 应 用人肺成纤维细胞株 (JMR-90) 和
人成胶质细胞瘤株 (U251) 分析 f 纳米饭颗机 (6 -20 nm) 的
生有害的蛋白质-纳米饭相互作用，引起脂质过氧化作用，
发展，而且，改进了现有产目的性能 。
图 1
常 见金 属纳米颗校的形状
研究表明.元论是在生产还是产品应用的过科 巾 ，这类
(TNF-α) 和内细胞介絮 - 1 2 ( IL- 1 2) 分泌被抑制，同时观 察到
新型物质郁己证明可以进入环境，对人类健康 和环境生物 iit
成潜在的不;fIJ 影响针对不 同的研究对象， 金属 纳米颗粒已
1. 1
率影响着呼吸系统损伤的程度
一 般而育，颗粒物的直径越
小，进入呼吸道 的部位越深 。 纳米银气溶胶对大鼠暴露 28 d 虽然没有产代 l归!iQ的脏器毒性，例是组织分布显示肺部银含
屏障及较高的再生率，消化迫内的纳米颗粒很难穿透消化系 统管喧 ill人体内
14: 明显增加，而且在肝脏 、脑组织 和 l现球1'1 1 均呈明 51!.的剂 hl
可有效抑制 ßALBlc 小鼠皮炎的发牛，肿瘤坏死例子-α
基金项 目 作者简介
收稿日期
暴跟大鼠 28 d ，脑组织及 11奥球巾银含量明也增)JIj
4]
‘
1. S
发育毒性
Lee ~车 5 报迫 r 浓度低达 O. 04 - O. 7 1 11111
的纳米银颗粒造成胚胎发育早期斑弓鱼发育异常，这些畸形
与安全性问题，目前尚无明确的结论，仍缺乏从分子、细胞、整
体水平上深入系统的研究 。 你|此，检测与纳米银接触后细胞基
附表达水平的改变，是ì'f1ft其生物安全性的一个新思路。 参考文献
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一 般而言.纳米颗粒是指含有至少一纷. 尺寸介于 J - 100
nm 的结构，包忻纳米球、纳米线、纳米立方体、纳米梅、纳米
盘等 1 (罔 1 ) 。 人类使用纳米颗和Îi/材料已经有上千年的历
史，而且这些材料既有人士合成的，也有天然来源的 。 纳米
库仑j有寨和旺子连穿，这些独特效应促进纳米物质的应用和
此线 粒体可能是纳米银细胞毒性的敏感靶 · (Q
0
Kumari 等 11
研究了纳米银诱导 NTH3 T3成纤维细胞削亡的分子机制，表
R M ，F'阳 AKO V E , et aL Tex1 c.t y 描阳 凹凹 忖 H 阳 蜘附嗡呐$啊附附 of und 巾cr 阳lopartides 川咄咄 h emh阳[1] .Small ， 2009 ,5( 16 ) :1897 - 1910 [ 7 1 ASHARANI P v. LOW KAH MlJ N G , HAND F. M P . f' t " 1. Cytotoxicib and 'Y genoto.,i('it y of sì h cr nanoparticle丛 in human cclls [ J]. ACS Nano ， X脚， 3 (2) :279 -~均 [ 8 ) B阳 YD1CH-S1DLLE L, HUS5A1N 5.5CHLAGER .I J. et aL 1n 叫 mηto­ IO ci t) of llallO阳1ide~ in mamrlllllian gt>mùint> stem ('ell ~ [ J ]. To,icol >.Ì 旬，立陋， 88 ( 2) :412 - -1 19 [9 J IIU5昂 A1 '1 S M, HE55 K L ， GEA 民11ART J M,t:I aL 111 .ilm loxieity of nanor比[U1id"" in BRL 3 ，飞 mt liver cdq J] .Toxieol 1n Vitm 又脂， 19(7):975 -983
1. 3
消化系统毒性
纳米饭问其具有抗菌 r;5 't't，常作为饮
用水的消毒剂，而且还可以作为防腐成分合成到餐 饮川具表 面 。 队|此‘ 纳米银可以 ;通过蔬菜、被食、食品添加l 剂成餐饮用
具进入消化谨，旦旦者经行 u拉| 从呼吸道进入消化迫 。 虽然如此 由于消化道内容物的复杂性以及消化系统皮肤粘膜的机械
1977 -
)，男，山东日照人，讲师，硕士，从事动物管
养与免疫研究
2012..().+-16
120 h 后可观察到纳米银诱导 多 种形态发 育异常和l 病理改
12086
安徽农业科学
Biblioteka Baidu2012 每
变，包括卵黄蜒浑浊 、 卵货囊残阳 、 发育迟 m~ 、小脑、鼻颗畸 形、血循环异常(如 H~ 血、溶 JfLl 、凝IfrL 等)、脊柱弯曲、心包水月中
3
展望
纳米银对人体健康具有 i将在的危害，纳米银颗粒的毒性
与其 内部特性及氧化状态有关，最终导致炎症、细胞毒性以
及遗传奇性等的发生 。 然而，人们对生活中广泛应用的纳米
银的粒任、形式以及聚集方式仍不很清楚，毒理学评价证据
相对于纳米银对细菌的心性作)IJ， ~亥结果表明纳米银的细胞
毒性具有选作性
不足，有关纳米银的毒代动力学也只有少数动物试验和病例 拟道的资料。 此外，对于纳米尺度的生物效应，尤其是毒理学
这一机制是银离子共有的，而纳米银也能释放银离子，因此 细胞膜脂质过氧化作川也是可能的毒性机制之一
细胞毒性和遗传毒性，通过透射咆镜观察证实这些纳米颗粒
可以通过被动扩散和受体介导的胞吞两种方式迸入细胞内
(除12) ，到达线粒体和1 细胞核，直接造成细胞损伤和l 遗传每
性 。 品' itek 等研究表明浓度高达 25 mglL 的纳米银 (30 nm ) 没有时单细胞且核细胞 - Poramec;umcaudalum 产生任 何 毒 性，而浓度仅为 0.4 mglL 的银离子产生明恒的细)阳毒性 。
反应'性增加
ll yu n 等 2 采用纳米饭 ( 1 3 - 15 11m ) 川大鼠进
1. 4
神经毒性
虽然金属 1[;! 纳米颗粒对神经系统损伤的报
行重复阜新脱染诲 ， 28 d 后 lp 、内剂旺组大鼠含 有 蛋!叶f汪东的 杯民细胞体帜和数门也著增加1 ，蛋白?夜索巾硫勤蛋 内有 轻微的 升高，而唾液新蛋忏l 没有变化 。
,
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~.告
图2 纳米颗粒迸入细胞的途径
友汩7， 仰 创 :857 -87 1 孔 1 9(υLO ) 筒 盯
[5 ] LEE 11 J , J EONG 5 H, Bac t eri ost幽 i s and skin innoxiousness of nanosizp
叮巾e s i川忖、附，吧 il\' 队 阿 v
究所取得的进展 ， 指出了目前研究中的不足之处 ，并展 望了未来研究的方向
关键词
纳米银;毒理学 ， 研究进展
中 图分类号
5852.4 +4
文献标识码
A
文 章编号
0517
-66 11 (2012)24 - 12085 -02
物质具有不同于传统母体元主化合物的理化特点，表现出小 尺肢效应、表面与界面效应、缸子尺度效应、介也限域效应和