纳米银细胞毒性体外检测方法研究进展

纳米银因具有良好的光学、导电和抗菌等性能被广泛应用于生物、医学相关的许多领域.利用纳米银所产生的细胞毒性有望改善某些疾病的治疗,但银纳米材料的广泛使用也引发了人们对其生物安全性的高度关注.如何更有效、更低毒地使用银纳米材料,需要对其细胞毒性进行更全面的检测.近年来已有大量文献对如何进行纳米银细胞毒性的体外检测进行了研究,本文综述了该领域内的重要进展,有望为进一步开展银纳米材料的体内实验乃至临床实验提供重要参考.     

“摇铃形”金复合纳米二氧化硅在细胞和组织暗场成像中的应用

金纳米颗粒因其具有独特的物理化学及光学性质, 在生物影像、癌症诊断治疗等领域表现出极大的应用前景, 但因小尺寸纳米金颗粒(<20 nm)在生理体液环境中稳定性较差、体内安全剂量低、被动靶向效果不明显等问题, 使其在体内成像, 尤其在活体肿瘤部位成像中受到较大局限. 本文针对上述问题, 将13 nm金颗粒生长在具有特殊核壳结构的夹心二氧化硅空腔之内, 形成具有新型结构的“摇铃形”金复合纳米二氧化硅(silica nanorattles@gold nanoparticles, SN@GN), 既保留金纳米颗粒的强散射特性以利于细胞和动物组织中实现暗场成像, 同时二氧化硅壳层将金颗粒保护起来, 提高了纳米颗粒的稳定性. 细胞毒性实验表明SN@GN的细胞生物相容性良好, 毒性低. 动物急性毒性实验表明, SN@GN的最大耐受剂量大于200 mg/kg, 而GN的体内最大耐受剂量仅为4.6 mg/kg, 显著提高了金纳米颗粒的生物相容性. 本研究为SN@GN在生物暗场影像领域的应用提供了重要的实验依据.     

气相氟化氢与二氧化硅反应的研究

氢氟酸(HF的水济液)和SiO_2的反应是一个非常重要的反应,它很容易进行,其结果是生成SiF_4和H_2O.但我们和其他人先后发现在高于100℃时气相HF(包括无水HF和氢氟酸蒸气)和SiO_2无明显反应发     

多氯酚类化合物对离体培养细胞的QSAR研究及毒性机理初探

用四唑盐比色法(MTT法)研究了8种多氯酚对小鼠结缔组织成纤维细胞L929, 人肝癌细胞HepG2的急性毒性效应, 并利用正辛醇/水分配系数(K_ow)进行了多氯酚的定量结构-活性关系(QSAR)研究, 得到了有效的毒性估测模型. 在此基础上, 进一步分析了多氯酚结构与细胞毒性机理之间的内在关系, 结果表明2-氯酚(2-CP)、4-氯酚(4-CP)、2,6-二氯酚(2, 6-DCP)、2,4-二氯酚(2, 4-DCP)、2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)、2,3,4-三氯酚(2,3,4-TCP)均引起细胞凋亡, 而2,3,5,6-四氯酚(2,3,5,6-TeCP)和五氯酚(PCP)更趋向于引起细胞坏死. 为离体细胞水平的毒性风险评估及毒性作用机理的深入研究提供了科学依据.     

生物活性硼硅酸盐多孔支架的体外活性及细胞毒性

在硼酸盐玻璃(R₂O-RO-B₂O₃-SiO₂-P_2O5)系统中, 用不同硼含量的玻璃粉末, 采用泡沫浸渍法制备4种组分的多孔支架, 对这些支架的体外生物活性、可降解性能及细胞毒性进行研究. 结果表明, 不同硼含量的玻璃粉均能制备成支架, 其气孔率为73%~80%, 孔径200~300 μm, 孔间连通性良好. 在0.02 mol/L K₂HPO₄溶液中浸泡后, 支架均能转化为羟基磷灰石, 具有优良的生物活性, 其中组分为D-Alk-2B, D-Alk-3B的支架在浸泡7 h后, 表面形成羟基磷灰石, 并全部被羟基磷灰石层所覆盖, 证实了支架有很高的生物活性. 在细胞黏附实验中, 支架上的细胞黏附生长良好, 形态舒展, 伪足明显, 仅D-Alk-3B组分的支架在体外降解过程中所释放的硼在局部区域累积后对细胞增殖产生了一定的抑制作用, 但支架浸提液经适当稀释后(稀释比例为1:8), 生物相容性明显改善. 因此, 经过适当预处理, 这一系列硼硅酸盐玻璃多孔支架有可能应用于骨组织工程.     

四溴双酚A对人体呼吸系统细胞16HBE和Beas2B的接触暴露毒性机制

四溴双酚A(TBBPA)是一种应用量非常大的化学品,广泛用在印刷电路板以及其他聚合材料的阻燃剂中.作为一种环境污染物,其普遍存在于各种非生物和生物介质中.本研究采用人体支气管细胞Beas2B和肺上皮细胞16HBE作为研究对象,开展了TBBPA的接触暴露毒性研究.结果显示,随着TBBPA的暴露浓度从0μmol/L增加至50μmol/L,两种细胞的存活率均逐渐下降,细胞通透性不断提高.此外,流式分析也表明了细胞在暴露后出现了部分凋亡,且随着浓度的提高,凋亡率也随之提高.进一步通过基因表达测定分析发现,与细胞凋亡相关基因p53,Survivin, bax, bcl-2, Caspase-3, Caspase-9的表达量均出现不同程度的上调,其中24 h的暴露相较于12 h会激发更为强烈的表达上调.此外,对暴露过程中细胞胞内活性氧(ROSs)组分、抗氧化性酶SOD和CAT活力活性进行了测定.两种细胞内的ROSs组分和抗氧化性酶均出现明显的提高,表明细胞在TBBPA暴露过程中收到了一定的氧化损伤并出现了氧化应激.     

超双亲透明介孔二氧化硅涂层

用传统的溶胶凝胶方法制备了透明的介孔二氧化硅涂层材料. 由于介孔内毛细管力的作用, 使涂层具有超双亲性, 并且此性能可长久保持. 该涂层可进一步与功能物质如结晶二氧化钛纳米颗粒等复合, 仍能保持涂层透明性和超双亲性, 同时其吸收紫外线性能显著提高. 该涂层有望在防雾、光催化、自清洁和紫外线吸收等领域得到应用.     

一种新型可注射性组织工程水凝胶的双组分引发体系细胞毒性的负协同效应

化学交联水凝胶有望成为一类新型可注射性组织工程水凝胶, 但是合适的、低毒性的引发体系是其瓶颈. 为了考察此类化学交联水凝胶的可行性, 本文对过硫酸铵(APS)/四甲基乙二胺(TEMED)氧化还原引发体系的体外细胞毒性进行了初步研究. 首先考察了不同引发剂浓度对大单体自由基聚合反应速率的影响, 以保证所考察的引发体系的剂量足以导致在体温和水环境中迅速凝胶化. 采用MTT定量检测和光学显微镜直接观察的方法研究了引发体系对NIH/3T3细胞的细胞毒性. 发现上述两种化学物质的细胞毒性呈现负协同效应, 即APS/TEMED组在高剂量时的细胞毒性比单独使用APS或TEMED还要低.     

银/二氧化硅介孔复合体的制备

介孔固体系指孔径为2～50nm,孔隙率大于40％的多孔固体,其孔的数量可高达10~(19)g,比表面积可高达900m~2/s,故介孔固体在催化、吸附、分离等方面有重要的应用。根据孔的排列,介孔固体可分为有序和无序两种。若将纳米尺度的颗粒(金属或非金属)置于介孔之中则形成所谓的介孔复合体,颗粒呈弥散分布,互不连接;由于孔-颗粒界面处的相互作用,从而可显著改变颗粒的性质。近几年来有关介孔复合体的研究时有报道,但主要是非金属粒子-有序介孔固体复合体及化合物(半导体)-无序介孔固体复合体的研究。而纳米金属粒子与无序介孔固体复合体的研究尚不多见。尽管Ag与无机化合物的纳米复合材料(与本文的介孔复合体含义不同)已有一些报道,也有人在多孔玻璃中制备成颗粒间基本是互为连接的Ag/SiO_2混合物,但将纳米Ag颗粒放入介孔固体的孔中而形成均匀、弥散分布的介孔复合体尚未见报道(就我们所知)。本文报道纳米Ag与SiO_2介孔固体之间的复合体的制备。     

小角X射线散射方法测定二氧化硅干凝胶的比表面

应用同步辐射小角Ｘ射线散射方法测试了不同制备条件下二氧化硅干凝胶的孔隙结构,发现了散射曲线对Ｐｏｒｏｄ定理和Ｄｅｂｙｅ散射理论的遵守与偏离（正偏离和负偏离）的各种情况．在遵守Ｐｏｒｏｄ定理和Ｄｅｂｙｅ散射理论的情况下,Ｐｏｒｏｄ方法和Ｄｅｂｙｅ方法所得的比表面比较接近．在偏离Ｐｏｒｏｄ定理和Ｄｅｂｙｅ散射理论的情况下,提出了相应的比表面计算方法,所得结果同样取得了较好的一致性．     

银/二氧化硅介孔复合体的半导体光学特性

将纳米尺度的粒子(半导体、化合物或金属)放入介孔固体的孔内形成所谓的介孔复合体,这种新型材料由于其许多独特的性能,在近几年受到较为广泛的注意.然而,金属/介孔固体复合体的半导体光学特性却尚未见报道.我们近来在研究银/二氧化硅介孔复合体的物理性质时,发现了这种材料具有直接带隙半导体的光学特性,并且其吸收边位置可由银的复合量在近紫外至整个可见光范围内控制.以正硅酸乙酯、乙醇、水为原料(摩尔比:1:4:15),采用溶胶凝胶工艺,用硝酸催化,制备出二氧化硅凝胶,经清洗、干燥,最后在600℃退火2ｈ,得到片状的整体介孔二氧化硅固体,孔隙…     

QSAR法研究芳烃类化合物的生物毒性

有机芳烃类化合物中有许多为有毒化学品。本研究将分子轨道能和分子连接性指数等化合物表征参数,联合引入分子定量结构与活性相关(QSAR)的研究方法中,从分子结构与能量两种属性的角度,探索芳烃类化合物对水生生物和陆生哺乳动物的毒性作用,及其分子定量构效关系,进一步寻求毒理学中的生物替代性规律,为利用QSAR法研究生物替代毒性提供依据。     

二氧化硅模板技术制备三维有序聚苯乙烯孔材料

以单分散二氧化硅颗粒形成的有序结构为模板,制备了聚苯乙烯孔材料。通过扫描电子显微镜观察了模板、复合物及有序多孔聚苯乙烯的形态。结果表明,所合成的多孔材料中,孔大小均匀,空间排布高度有序,且结构与模板中二氧化硅小球自组装方式完全相同。此外,还发现无机模板在不同条件下进行处理,对所得到的有机孔材料结构有显著影响,即随处理的时间增长,孔的连通程度增加。     

不同尺寸二氧化硅纳米颗粒体内分布与代谢研究

基于二氧化硅荧光纳米颗粒(FSiNP)的荧光信号同步指示功能, 通过实时、原位活体荧光成像技术, 并结合离体器官成像、组织切片成像以及尿液荧光成像等方法, 系统地研究了不同尺寸二氧化硅荧光纳米颗粒在裸鼠活体内的分布与代谢. 活体成像结果表明纳米颗粒尺寸越小, 血液循环时间越长, 全身分布情况越明显, 随着时间的延长纳米颗粒逐渐聚集到肝脏、膀胱等部位; 通过离体器官成像和组织切片成像进一步证实了活体成像所观察到的结果. 同时, 肾脏组织切片以及尿液成像结果显示, 颗粒越小越容易通过泌尿系统排出体外. 研究结果为今后开展不同尺寸纳米颗粒材料在活体内的应用研究打下基础.     

夹心二氧化硅纳米颗粒的急性毒性和氧化损伤机制

具有中空介孔的纳米材料有望成为一种新型的药物载体应用于药物缓控释领域.为了系统研究这一类具有精细结构的载体,选取具有代表性的材料夹心二氧化硅纳米颗粒(silicananorattle,SN),系统研究其经尾静脉注射后对小鼠的急性毒性作用,并从氧化应激的角度初步探讨其对机体损伤的机制.选取40只雌性ICR小鼠,随机分为4组:分别为尾静脉注射40,80及240mg/kgSN的实验组和注射等体积5%葡萄糖溶液的对照组.检测其体重、采食量、血常规、血生化、组织形态学和肝脏氧化应激指标.结果发现,与对照组相比,240mg/kg实验组小鼠的ALT,AST有显著升高趋势(P<0.05),而BUN和CREA的含量无明显变化.同时发现,所有实验组均引起肝脏超氧化物歧化酶(SOD)的活性显著下降(P<0.05).综上所述,夹心二氧化硅纳米颗粒经静脉注射途径暴露后,肝脏为主要的靶器官,损伤表现为转氨酶升高和炎症反应,SOD活性的降低可能在SN引起肝脏急性损伤中发挥了重要作用.     

焙烧对二氧化硅胶体晶体薄膜光学特性的影响

以垂直沉积法(vertical deposition method)从SiO₂的乙醇胶体溶液中制备了胶体晶体薄膜, 并将其在不同温度下进行了焙烧. 通过扫描电子显微镜和紫外-可见光分光光度计对生成态和在400℃, 800℃焙烧后的SiO₂胶体晶体薄膜进行了表征. 结果表明, 样品在较大范围内保持单晶密排有序结构, 而且无断裂现象发生. 经400℃和800℃焙烧3 h后衍射峰发生很小的蓝移, 而衍射峰的幅值和半峰宽度却发生了显著变化.     

介孔二氧化硅薄膜固定乙酰胆碱酯酶生物传感器

酸性条件下, 以表面活性剂 F127为模板剂, 正硅酸乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷为硅源, 在ITO导电玻璃上制备出三维立方结构的氨基功能化介孔二氧化硅薄膜, 然后采用浸渍的方式将乙酰胆碱酯酶和细胞色素c组装固定到介孔薄膜的孔道中, 制备了一种电流型生物传感器. 研究结果表明, 组装后的介孔薄膜具有很好的三维立方结构, 且固定在介孔孔道中的蛋白质和酶分子保持很好的生物活性和电化学活性. 以碘化硫代乙酰胆碱为底物, 细胞色素c为电子传递酶介体, 对该生物传感器的传感性能进行了研究. 当有机磷毒剂敌敌畏浓度在1.0×10^-8 ~ 1.0×10^-3 mol/L范围时, 抑制率与其浓度的对数值呈线性关系, 检测下限可达3.1×10^-9 mol/L.     

钠离子改性二氧化硅微球的制备及其光子晶体自组装

为提高SiO₂微球的表面电荷密度, 分别利用氯化钠和金属钠引入Na⁺, 通过正硅酸乙酯的水解, 合成SiO₂微球, 并采用垂直沉积法制备出光子晶体. 通过Zeta电位粒度仪、带EDS能谱仪的场发射扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见-近红外光谱仪对其电学性能、显微形貌和光学性能进行测试分析. Zeta电位测试结果显示经引入Na⁺改性后SiO₂微球的Zeta电位有明显提高, 其中经电解质氯化钠和金属钠改性后分别平均提高11.39和13.52 mV; EDS能谱分析表明微球中含有钠元素; SEM 照片表明经氯化钠和金属钠改性后样品平均粒径均有所增加, 分别为380和354 nm, 并且标准偏差均小于5%, 所得光子晶体为面心立方密排结构; 吸收光谱表明经氯化钠和金属钠改性后所得光子晶体分别在856和798 nm处具有光子晶体带隙, 吸收峰具有明显红移现象, 并且更窄更明显.     

功能化二氧化硅纳米材料在肿瘤治疗领域的应用

纳米材料(如脂质体、聚合物胶束、树枝状聚合物)基于其良好的物理化学特性,在药物递送、成像诊断等肿瘤诊疗领域拥有巨大的应用前景.其中,介孔二氧化硅纳米材料(mesoporous silica nanomaterials, MSNs)具有独特的孔径结构、较大的比表面积,并且其粒径大小、形貌结构易于调控,同时结合多种修饰手段,在生物医学领域引起了广泛的关注. MSNs材料功能化修饰后,可作为化学药物、基因、核酸、多肽、蛋白酶等治疗药物载体,在内、外源性刺激触发下,对肿瘤部位进行特异性靶向识别和可控性药物释放,使得肿瘤诊疗一体化成为可能.本文在对MSNs材料独特的物理化学特性进行介绍的基础上,综述了其在现代生物医学中的发展趋势,并展望了其在临床应用中的巨大潜力.