论文部分内容阅读
随着纳米材料技术的迅猛发展和纳米材料在各个领域的广泛应用,其安全性问题正引起世界范围的重点关注。纳米材料的危害主要体现在对呼吸系统（特别是动物肺部损伤）及免疫系统的干扰;微观上主要是影响细胞表面的功能结构,进而引起细胞整体代谢紊乱,影响细胞活性,诱导细胞的凋亡或坏死。而纳米MnO2拥有良好的电化学性能、优越的离子/电子传导率和相对高的电位使其在电化学领域有着非常重要的应用。随着纳米MnO2越来越广泛的应用,该材料安全性研究也显得日益重要。为了探讨纳米MnO2是否具有细胞毒性,本研究以Hela胞为研究对象,首先通过形态学观察和四甲基偶氮唑蓝（MTT）实验来检测纳米MnO2对细胞活性的影响;然后检测其诱导的DNA单链断裂（DSSB）程度和细胞内活性氧（ROS）水平,来探讨纳米MnO2对细胞的氧化损伤作用及可能机制。同时,由于众多研究表明:一些原本无毒或者低毒的颗粒材料粒径达到纳米级时毒性明显增强。所以为了探讨MnO2材料致毒作用是否与尺寸大小有关,本研究同时对比研究了常规MnO2和纳米MnO2导致Hela细胞氧化损伤情况。研究结果如下:1.常规MnO2和纳米MnO2对细胞活性的影响为了探讨常规MnO2和纳米MnO2是否具有细胞毒性,本研究以Hela细胞为实验材料,通过不同浓度（50、100、200、400μg/mL）的常规MnO2和纳米MnO2处理12h后,应用形态学观察、MTT实验检测了Hela细胞的活性。实验结果表明:经纳米MnO2与常规MnO2处理12h后,细胞活力明显下降,并且呈现一个明显的剂量依赖效应。Hela细胞经常规MnO2在较低浓度（50和100μg/mL）处理12h后,细胞生长没有被显著的抑制,细胞形态也改变不大;而在常规MnO2较高浓度（200和400μg/mL）处理12h后,细胞生长受到极显著的抑制（p＜0.01）,细胞形态逐渐变的模糊不清,并有少量细胞萎缩成圆形。而纳米MnO2在较低浓度（50μg/mL）时即能产生显著的细胞毒性,与常规MnO2组相比,具有显著性差异（p＜0.01）。2.常规MnO2和纳米MnO2所致DNA损伤的研究为了检测并比较纳米MnO2与常规MnO2对Hela细胞的DNA损伤作用。本研究采用不同浓度（50、100、200、400μg/mL）的纳米MnO2与常规MnO2对Hela细胞进行染毒,然后应用单细胞凝胶电泳实验检测Hela细胞DNA单链断裂情况,以此评估和比较纳米MnO2与常规MnO2对Hela细胞DNA的损伤效应。实验结果表明经过常规MnO2和纳米MnO2处理的细胞,Tail DNA%和Tail Moment均随着染毒浓度的升高,并呈一定的剂量—效应关系,说明不同浓度的常规MnO2和纳米MnO2都能引起Hela细胞DNA分子的断裂。但本实验同时发现常规MnO2和纳米MnO2诱导的Hela细胞DNA断裂程度有所差异。50、100、200、400μg/mL浓度的纳米MnO2,染毒组细胞的TailDNA%和Tail Moment相比于常规MnO2组显著增加,同一浓度组间,纳米MnO2组细胞的Tail DNA%和Tail Moment显著大于常规MnO2组（p＜0.01）。3.常规MnO2和纳米MnO2所致细胞内ROS水平升高的研究有研究表明,DNA是ROS的主要靶点,ROS的产生是纳米颗粒物质引起DNA损伤的重要机制。为了验证常规MnO2和纳米MnO2引起DNA损伤的同时,细胞内ROS的水平是否相应地提高,本研究采用H2DCF法检测不同浓度（50、100、200、400μg/mL）的纳米MnO2与常规MnO2染毒后细胞内ROS水平的变化情况。实验结果显示各浓度纳米MnO2与常规MnO2处理Hela细胞12h后可引起细胞内ROS水平升高,并随着染毒浓度的增加而显著增加（p＜0.01）,呈一定的剂量—效应关系。浓度在50,100,200,和400μg/mL时,纳米MnO2组DCF荧光强度比常规MnO2分别大约增加11%,7%,5%和4.4%;在50μg/mL浓度时纳米染毒组荧光强度相对于常规增加有显著性差异（p＜0.01）。