检索历史 清除

摘要纳米材料具有很多优异的物理化学性质，因而具有非常广泛的应用前景。各式各样的纳米产品，正逐步从实验室走入人们的生活和整个生态环境。然而，在提高人类的生活质量的同时，纳米材料由于物理化学性质与常规材料相比往往发生改变，进入生物体和环境后则可能产生种种未知的生物效应。因此，纳米生物安全性研究引起各界的广泛关注。纳米金刚石(NDs)是近十几年发展起来的一种新型碳纳米材料，在多个领域，包括生命科学和医学领域有很好的应用前景，但是对于它们的毒性及在生物体内的行为，止今还几乎无知。本论文以NDs为纳米颗粒的典型模型，研究了NDs在细胞和动物水平的生物效应，为其生物安全性评价提供了重要的基础性数据。<br>　　 研究发现，不同表面电荷的4 nm NDs(NDs-4)在浓度小于500μg/mL时，对大肠肝菌(E.Coli)没有明显毒性，不影响细菌的增殖和成活。在细胞水平，用100μg/mL的50 nm NDs(NDs-50)培育6 h后，人肺上皮A549细胞的活力没有明显下降，细胞膜也没有明显损伤。<br>　　 动物实验中，考虑到NDs在药物载带等医学领域的应用以及在生产和应用过程中的呼吸道暴露，我们研究了尾静脉注射和气管滴注两种给药方式下NDs的毒性、分布与转移。不同的给药方式下NDs都没有显示明显的毒性，但是累积器官和转移方式不同。尾静脉注射给药30 min后，60％的NDs-50的主要聚集在肝脏中，在肺和脾脏中也有一定富集。给药后28天，NDs-50在肝脏中仍大量存在，基本没有代谢和排泄。在气管滴注给药方式下，肺是NDs-4和NDs-50的主要富集器官。在肺部滴注NDs后1-28天内，我们都在小鼠的支气管中直接观察到了许多吞有大量NDs-4或NDs-50的巨噬细胞，间接的说明了这两种尺寸的NDs从小鼠肺部的清除主要是通过巨噬细胞的，即进入肺泡中的NDs被巨噬细胞吞噬，巨噬细胞通过纤毛的摆动而慢慢向气道转移，进入气管，最终到达咽部。<br>　　 综上，在细胞和动物水平，NDs毒性都很小。但生物分布和转移的实验结果提示长期毒性的研究是非常需要的。我们对NDs在小鼠体内的行为和毒性的研究结果，将是人们评估大规模使用NDs和将NDs用于生命科学领域的安全性的重要参考。<br>　　 汽油中添加含氧化合物可以增强汽油的抗爆性能和提高汽油的燃烧效率，减少汽车尾气中一氧化碳、氮氧化物和挥发性有机物的排放，有利于大气环境的改善。甲基叔丁基醚(MTBE)是目前世界上使用最广泛的添加剂。在前期工作的基础上，我们用超灵敏的生物加速器质谱法(AMS)在分子水平上研究了甲基部分用14C标记的MTBE(甲基标记14C-MTBE)与小鼠体内DNA形成加合物的剂量响应关系，以探讨MTBE与DNA的加合机理，即究竟是TBA还是甲醇的代谢是体内MTBE与DNA主要的结合方式。我们首先合成了甲基标记的14C-MTBE，然后用这种MTBE标记物进行了最低剂量为环境剂量水平的动物实验。AMS检测到了小鼠肝、肾和肺中的DNA加合物，证明MTBE的甲基部分在生物体内可以与DNA形成加合物。在所研究的剂量范围内，相同MTBE染毒浓度条件下，就加合水平而言，MTBE-肝DNA的加合>MTBE-肺DNA的加合>MTBE-肾DNA的加合。对肝脏而言，MTBE与DNA的加合主要是甲基引起的，叔丁基的贡献很小。而对于肾和肺，甲基对DNA的加合能力稍高于叔丁基对DNA的加合。研究结果对MTBE的基因毒性的研究具有重要意义。