四氧化三铁纳米颗粒心肌毒性的体内实验研究

论文摘要

磁性纳米粒子不但具有普通纳米粒子所具有的效应（体积效应、表面效应、量子尺度效应和宏观量子隧道效应）,还会随着磁性颗粒材料的组成变化而呈现异常的磁学性质。同时,在许多的生物体内存在以Fe3O4为主的强磁性矿物粒晶,所以磁性纳米粒子被认为具有良好的生物相容性,在医学领域的应用有着巨大的优势。但其安全性也受到广泛关注。已有研究表明,磁性纳米粒子因粒径不同、表面包覆情况不同、进入机体的途径不同,显示的毒性不同,从体内排出的时间也不同。目前,超顺磁纳米粒子在临床应用前景主要是载药体系、MRI对比剂等,在这些用途中,纳米粒子进入机体的主要途径为静脉注射,虽然粒子表面包覆后,在较短时间内毒性很低,但其在体内代谢后可能还会在体内存留较长时间。这种状态的粒子对机体产生的作用深受人们关注。本研究以化学共沉淀法制备的Fe3O4纳米粒子为材料,对其在不同溶液中的稳定性、静脉注射后的急性毒性和粒子的器官分布以及心肌毒性进行观察,为其安全应用提供基础数据。结果表明,注射用的Fe3O4纳米颗粒的平均粒径为9nm,反晶尖石结构。纳米粒子在盐溶液中的稳定性较差,而在高纯水中及含蛋白的溶液中稳定性良好。在急性毒性实验中,小鼠尾静脉1次注射后,LD50为163.60 mg/kg,LD50的95%可信限为147.58181.37 mg/kg。死亡鼠表现出明显的乏氧体征,可能因呼吸衰竭而死。纳米粒子可分布于全身各器官,主要分布在肺、肝、脾,并可能经肝脏排除。病理学观察表明,纳米粒子对心肌和肾脏产生损害作用,且出现心肌的损害作用较肾脏早。心肌毒性实验中,纳米颗粒1次注射后的不同时间内,小鼠血清LDH、AST的活性下降, TIBC含量增高,心肌细胞的能量代谢酶ATPase活性下降,心肌产生脂质过氧化损伤,心肌细胞发生凋亡,与凋亡密切相关的蛋白表达增加。综上所述,在本实验条件下,未经包覆的Fe3O4纳米粒子经静脉注射后可对心肌产生损伤作用。

论文目录

• 内容提要
• 第1章 绪论
• 1.1 纳米材料概述
• 1.1.1 纳米材料在生物医学中的应用研究
• 1.1.2 纳米材料的毒效应
• 1.2 磁性纳米材料的应用
• 1.2.1 肿瘤磁过热治疗
• 1.2.2 靶向药物
• 1.2.3 医学影像对比剂
• 1.2.4 生物活性物质的固定和修饰
• 1.2.5 生物活性物质的分离
• 1.3 磁性纳米材料安全性评价的相关研究
• 1.3.1 磁性纳米粒子在体内的分布
• 1.3.2 体内毒性
• 1.3.3 体外培养对细胞结构和功能的改变
• 第2章 材料与方法
• 2.1 主要试剂及器材
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 主要仪器
• 2.2 方法
• 2.2.1 纳米粒子的制备及表征
• 2.2.2 纳米粒子稳定性的检测
• 3O₄纳米粒子对小鼠的急性毒性及其在器官中的分布'>2.2.3 Fe₃O₄纳米粒子对小鼠的急性毒性及其在器官中的分布
• 2.2.4 对小鼠血清酶活性的影响及心肌损害的检测
• 2.3 统计学处理
• 第3章 结果
• 3O₄纳米粒子的表征'>3.1 Fe₃O₄纳米粒子的表征
• 3O₄纳米粒子在不同介质中的稳定性.'>3.2 Fe₃O₄纳米粒子在不同介质中的稳定性.
• 3O₄纳米粒子对小鼠的急性毒性'>3.3 Fe₃O₄纳米粒子对小鼠的急性毒性
• 3O₄纳米粒子LD₅₀的实验结果'>3.3.1 Fe₃O₄纳米粒子LD₅₀的实验结果
• 3O₄纳米粒子的体内分布'>3.3.2 Fe₃O₄纳米粒子的体内分布
• 3O₄纳米粒子注射后主要器官的病理学观察'>3.3.3 Fe₃O₄纳米粒子注射后主要器官的病理学观察
• 3O₄纳米粒子注射后小鼠血清中酶活性的变化.'>3.4 Fe₃O₄纳米粒子注射后小鼠血清中酶活性的变化.
• 3.4.1 心肌酶活性的变化
• 3.4.2 血清中TIBC的变化
• 3.5 小鼠心肌含水量的变化
• 3.6 小鼠心肌的氧化损伤
• 3.6.1 心肌MDA含量变化
• 3.6.2 心肌SOD活性的变化
• 3.6.3 小鼠心肌GSH-Px活性的变化
• 3O₄纳米粒子对心肌ATPASE的影响'>3.7 Fe₃O₄纳米粒子对心肌ATPASE的影响
• 2+, Mg²⁺-ATPase活性变化'>3.7.1 心肌Ca²⁺, Mg²⁺-ATPase活性变化
• +,K⁺-ATPase活性变化'>3.7.2 心肌细胞膜Na⁺,K⁺-ATPase活性变化
• 3.8 心肌细胞凋亡的检测
• 3.9 心肌细胞凋亡相关蛋白的表达
• 3.9.1 Caspase-3表达的变化
• 3.9.2 Caspase-9表达的变化
• 3.9.3 Fas/FasL表达的变化
• 3.9.4 p53蛋白表达的变化
• 第4章 讨论
• 3O₄纳米粒子的急性毒性及其分布'>4.1 Fe₃O₄纳米粒子的急性毒性及其分布
• 3O₄纳米粒子的LD50'>4.1.1 Fe₃O₄纳米粒子的LD50
• 3O₄纳米粒子的器官分布'>4.1.2 Fe₃O₄纳米粒子的器官分布
• 4.1.3 主要器官的病理学观察
• 3O₄纳米粒子对心肌的损害'>4.2 Fe₃O₄纳米粒子对心肌的损害
• 4.2.1 血清酶活性的影响
• 4.2.2 心肌的氧化损伤
• 4.2.3 心肌能量代谢酶活性的变化
• 4.2.4 心肌细胞凋亡及其相关酶和蛋白的变化
• 第5章 结论
• 创新点
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文及其他成果
• 致谢
• 中文摘要
• Abstract