纳米银及纳米银凝胶的毒性研究

论文摘要

纳米银由于小尺寸效应、极大的比表面积和极强的表面活性,较普通银具有更强的抗菌作用,而成为应用比较早、使用范围较广的生物材料。纳米银凝胶是一种含纳米银的水凝胶制剂,借助于纳米银的抗菌作用,被用来治疗妇科宫颈炎或宫颈糜烂等。尽管纳米银凝胶已经开始应用于临床,但缺乏对其生物安全性评价及毒理学风险评估的研究性资料。为考查纳米银凝胶的潜在毒性,本研究选用新西兰兔子作为实验模型研究了纳米银凝胶在兔子体内生殖器官的吸收、蓄积情况和组织细胞的超微病理变化;同时,选用HeLa细胞作为靶细胞研究了纳米银凝胶的体外细胞毒性。为进一步分析纳米银对正常细胞的毒性和毒性机制,选用胚胎细胞作为靶细胞考查了纳米银对叙利亚地鼠胚胎细胞的潜在毒性,并采用DNA微阵列分析了纳米银对大鼠胚胎细胞的毒性机制。兔子阴道连续给药6天后的研究结果显示,生殖器官内的银含量均较对照组显著增加,纳米银在生殖器官组织内造成了不同程度的蓄积,并引起了阴道粘膜组织和子宫内膜组织乃至卵巢组织发生了不同程度的超微病理变化,如线粒体肿胀、内质网扩张及染色质浓缩和微核形成等。体外细胞试验同样显示了纳米银凝胶暴露后,纳米银在细胞内的蓄积、细胞内大量空泡及微核形成。这些结果提示纳米银凝胶持续大量应用会产生一定的毒性反应。子宫内膜及卵巢组织内许多凋亡细胞的存在、染色质浓缩和微核形成等,提示纳米银凝胶可能存在遗传毒性及生殖毒性风险。在纳米银暴露后叙利亚地鼠胚胎细胞内同样观察到了纳米银的蓄积、空泡、微核形成及核碎裂等,提示纳米银诱导的胚胎细胞毒性与纳米银凝胶诱导的HeLa细胞毒性相似。DNA微阵列分析结果显示差异表达基因有355个,上调基因132个,下调基因233个,这些基因主要涉及到应激和免疫应答、细胞生长、细胞凋亡、能量代谢、信号转导通路等,这些主要细胞信号通路的变化可能是纳米银引起胚胎细胞毒性的主要作用机制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1 纳米银的特征及制备分类
• 2 纳米银的抗菌原理
• 3 纳米银的生物安全性研究现况
• 3.1 纳米银的生物体内吸收与分布
• 3.2 纳米银的细胞毒性
• 3.3 纳米银的生殖毒性
• 3.4 纳米银的毒性机制研究
• 4 本课题的研究目的、意义及主要内容
• 4.1 本研究的目的、意义
• 4.2 本研究的主要内容
• 4.2.1 纳米银凝胶的体内器官毒性研究
• 4.2.2 纳米银凝胶的体外细胞毒性研究
• 4.2.3 纳米银对胚胎细胞毒性机制的研究
• 4.3 本研究的创新之处
• 第二章 纳米银凝胶的体内生殖器官毒性研究
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 纳米银凝胶
• 2.1.2 试验动物
• 2.1.3 主要仪器与设备
• 2.1.4 主要试剂及配制
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 局部组织常规病理观察
• 2.2.2 血液及各生殖器官脏器内的银含量测定
• 2.2.3 各生殖器官透射电镜观察
• 3 试验结果
• 3.1 局部病理改变
• 3.2 血液及生殖脏器内银含量变化
• 3.2.1 银元素水本底标准曲线
• 3.2.2 银元素血液本底标准曲线
• 3.2.3 银元素水本底标准曲线与血液本底标准曲线的比较
• 3.2.4 血液及各生殖脏器内的银含量
• 3.2.5 部分生殖脏器组织透射电镜观察
• 4 讨论
• 5 本章小结
• 第三章 纳米银凝胶的体外细胞毒性研究
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 纳米银及纳米银凝胶
• 2.1.2 实验动物及细胞
• 2.1.3 主要仪器与设备
• 2.1.4 试剂及配制
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 细胞分离
• 2.2.2 细胞培养
• 2.2.3 细胞复苏
• 2.2.4 细胞传代
• 2.2.5 细胞播种
• 2.2.6 细胞受试物处理
• 3 结果
• 3.1 HeLa 细胞形态学观察
• 3.2 HeLa 细胞透射电镜观察
• 3.3 胚胎细胞透射电镜观察
• 4 讨论
• 5 本章小结
• 第四章 纳米银对胚胎细胞毒性机制的研究
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 试验细胞
• 2.1.2 主要仪器与设备
• 2.1.3 试剂及配制
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 细胞培养及纳米银处理
• 2.2.2 芯片的制备
• 2.2.3 细胞总RNA 的分离与纯化
• 2.2.4 荧光标记
• 2.2.4 杂交与清洗
• 2.2.5 芯片扫描
• 2.2.6 芯片图像的采集与数据分析
• 3 结果
• 3.1 芯片聚类分析图
• 3.2 差异表达基因
• 3.3 差异基因的功能分析和通路分析
• 4 讨论
• 5 本章小结
• 参考文献
• 结论
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件