纳米材料的生物毒性-PPT文档资料

一些纳米材料在培养液和细胞内放出都可能释放有毒物质（如 金属离子）而产生毒性。
1, NP 产生活性氧物质(ROS); 2, 一些 NP 能释放金属离子等有毒物质; 3, NP 附着在细胞表面; 4, NP 通过细胞内陷、 膜通道及细胞吞噬作用等 进入细胞内部;
5, NP 产生的 ROS 和有毒物质破坏细胞膜;
量子点（CdSe, CdTe）
C60 对细胞、微生物、水生生物、陆生 动物等具有毒性效应, 但也有相反的研究结 果。
•C60 能进入人类巨噬细胞的细胞质、溶酶体和细胞核 ; •分子动态模拟研究表明, 液体中 C60 极易与 DNA 中的核 苷稳定结合并使 DNA 变性而可 能丧失功能 ; •C60 粉体本身一般不具有抑菌作用, 但其稳定悬浮液(一般 以团聚体 nC60 形式存在)会产 生毒性效应 。
金属及氧化物纳米材料一般都具有细胞毒 性，毒性大小决定于纳米材料的浓度、形状、 表面电荷性质等 将纳米材料分为轻微溶解和不溶解两类， 指出可溶性纳米材料的毒性主要是由于溶解产 生的金属离子，而不溶性纳米材料的细胞毒性 则可能是由于产生ROS。 在研究金属及氧化物纳米材料的生物毒性 机理时，受试生物的选择非常重要，若受试生 物对溶解出的金属离子非常敏感，纳米材料本 身毒性往往ห้องสมุดไป่ตู้被其所产生的金属离子的毒性掩 盖
Koyama等认为CNTs的毒性主要来自其所含 的杂质，包括不定形碳和金属催化剂等 Muller等认为CNTs的表面结构缺陷是其具有 急性毒性和基因毒性的主要原因
The cytotoxicity of carbon nanomaterials in alveolar macrophages shows a nanostructuraldependent feature. The cytotoxicity decreases on the basis of mass: SWNTs > MWNT10 > C 60 . MWNT10: diameter range from 10 to 20 nm. Reproduced with permission from reference
细胞吸收纳米颗粒的途径
几种纳米材料的生物毒性
展望
郭心雨，物10新能源 2019.03.16
优越的磁性 较高的反应活性
良好的导电性 独特的光学性质
碳纳米材料
单壁纳米碳管(SWCNTs)、多壁纳米碳管(MWCNTs)、富勒烯(C60)、炭黑等
金属及氧化物纳米材料
氧化物纳米材料(如纳米 ZnO, TiO2, SiO2 等)、零价纳米金属材料(如纳米铁, 银, 金等)和纳米 金属盐类(如纳米 硅酸盐, 陶瓷等)
6, NP 通过破坏的细胞膜处 进入细胞; 7, NP 对细胞产生氧化压力并破坏细胞器等; 8, 细胞内 含物外泄到胞外;
9, NP 最终导致生物毒性效应
现今研究中存在的问题
至今, 绝大部分毒性研究均在实验室内进行, 较 少考虑环境因素的影响, 但实验内单一生物毒性测试 结果不能代表真实环境的化学和生物学上的复杂性, 环境条件会影响纳米材料的物化属性, 从而影响其毒 性效应 . 少量模拟研究也得到了相反的研究结果.
• MWCNTs能显著抑制人类肿瘤细胞的分裂 生长，但其毒性性质远低于碳纳米纤维和炭 黑 •MWCNTs能够进入水生单细胞真核动物贻 贝棘尾虫的线粒体，损害细胞膜、线粒体、 细胞核 •SWCNTs能对巨噬细胞产生毒性效应，抑制 其噬菌作用
有学者认为，CNTS的毒性来自其产生的ROS， 但缺乏直接的证据
•量子点具有独特的光学、电学、磁学性质和生物相容性 等，应经大量应用于医学成像，太阳能电池，光子学和 长途通信等领域 •粒径小于5nm的量子点（CdSe,CdSe/ZnS）能够直接进入 大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的细胞内，并产生毒性效应； 大肠杆菌能够把量子点重新排除体外，而枯草芽孢杆菌 则不能 •量子点的生物毒性机理也存在对其溶解产生金属离子是 否是主要制度因子的争议。另外，这些量子点能够进入 细胞，并产生与其在在溶液中不一样的毒性效应
很多研究者认为, C60 的毒性在于其能产 生 ROS 而损伤机体组织, 尤其是 C60 具有脂 溶性, 容易与生物体的脂 肪组分结合, 导致脂 质过氧化, 增加细胞膜的通透性
但也有研究指出, C60 并未产生 ROS, 其 本身可以充当一种氧化剂对有机体产生氧化 压力并造成损伤, 如蛋白质氧化、细胞膜通 透性和细胞呼吸变化等
ROS的产生对生物体的毒害作用是迄今最为普遍接受的一种纳 米材料致毒机制。ROS可增加氧化压力，导致脂质过氧化、破坏 细胞膜，一些机油氧化性的纳米材料，接触细胞膜后会直接增加 细胞的氧化压力，导致毒性。 另一些纳米材料可以通过细胞内陷、膜通效应道及细胞吞噬作 用等进入细胞内部，或通过细胞膜破坏进入细胞。进入细胞的纳 米材料会增加氧化压力，并可能与细胞内含物相互作用，破坏细 胞的结构和功能。 细胞内含物也会通过细胞膜破坏流出细胞从而出现毒性效应。
Cellular uptake of Au NRs by MCF-7 cells
Transmission electron microscope (TEM) images of CTAB-coated Au NRs with different aspect ratios: A) CTAB-1, B) CTAB-2, C) CTAB-3, and D) CTAB-4. E) shows the shape- and surface-coating-dependent cellular uptake of Au NRs coated by CTAB. F) TEM images showing the process of cellular uptake. The Au NRs form aggregates, enter into vesicles in this form, and get into lysosome. Reproduced with permission from reference[21]. Copyright 2019, Elsevier Ltd.