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纳米SiO2引起肝细胞自噬功能紊乱的研究
目的 研究纳米二氧化硅(SiO2)对肝细胞自噬功能的影响.方法 以人肝癌细胞HepG2为模型,分为对照组和SiO2处理组.用透射电子显微镜观察SiO2粒子的大小、形貌和分散性.细胞处理24 h后,透射电子显微镜观察自噬体的超微结构;激光共聚焦显微镜观察LC3B蛋白在细胞内的分布;Western blot检测SiO2不同剂量处理组中自噬标志蛋白LC3B和p62的表达水平.用自噬抑制剂氯喹预处理,检测SiO2对自噬流的影响.结果 透射电子显微镜结果显示SiNPs粒子大小均匀,形貌良好,分散性好,未发生聚集,平均粒径为58.25±7.4 nm.透射电子显微镜下观察到SiO2处理组的细胞内有大量自噬体;激光共聚焦显微镜下观察到SiO2处理组的细胞内出现LC3B的点状聚集;HepG2细胞中LC3B和p62的蛋白表达水平随SiO2处理剂量的增加而升高,并且高剂量SiO2阻断了细胞自噬流.结论 SiO2诱导HepG2细胞发生自噬,促进自噬体的产生;SiO2阻断自噬流,抑制自噬体的降解;从而导致自噬体的积累,引起肝细胞自噬功能紊乱.
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纳米SiO2与常规SiO2粉尘致肺纤维化作用的研究
目的比较纳米二氧化硅(SiO2)与常规SiO2致肺纤维化的作用.方法分别用纳米级SiO2[粒径(10±5)nm]和常规SiO2(粒径＜5 μm)粉尘对雌性Wistar大鼠肺脏染尘(20 mg/只),于染尘第30和60天后处死动物,测定肺脏脏器系数和胶原蛋白含量,观察肺组织病理改变.结果染尘后第30和60天纳米SiO3组大鼠肺胶原蛋白含量低于常规SiO2对照组,差异有显著性(P＜0.05或P＜0.01),与生理盐水对照组相比,差异无显著性.病理切片观察显示,纳米SiO2组大鼠肺内病变明显轻于常规SiO2对照组.染尘后第30和60天纳米SiO2组大鼠肺内均为细胞性结节(Ⅰ期),常规SiO2对照组大鼠染尘第30天肺内为纤维细胞性结节(Ⅰ+～Ⅱ+期),染尘第60天为细胞纤维性结节(Ⅱ+～Ⅲ期).纳米SiO2组可见肺泡间隔增生及少量的胶原纤维.结论纳米SiO2与常规SiO2相比致肺损伤程度较轻,可能与其颗粒粒径小易扩散有关.
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短期暴露于纳米SiO2对HaCaT细胞基因组DNA甲基化的影响
目的 探讨纳米SiO2对体外培养细胞基因组总体DNA甲基化水平的影响.方法 分别以2.5、5、10μg/ml纳米SiO2溶液和10μ g/ml微米级SiO2处理人皮肤表皮细胞系(HaCaT) 24h;以3μmol/L DNA甲基化转移酶抑制剂5-脱氧杂氮胞苷(DAC)处理48 h的10μg/ml组为阳性对照,并设立溶剂对照组.应用高效毛细管电泳(HPCE)定量分析纳米SiO2处理细胞24h后,基因组DNA总体甲基化的变化,用Q-PCR和Western Blot方法检测甲基化相关蛋白mRNA和蛋白的表达变化,并用DNA甲基化转移酶活性试剂盒检测DNA甲基化转移酶的活性.结果 HPCE定量分析结果显示纳米SiO2可引起HaCaT细胞总体甲基化程度降低,呈剂量依赖性关系；与正常细胞相比,微米SiO2以及2.5、5和10μg/ml纳米SiO2组分别降低37.8％、43.9％、54.9％和52.8％,差异有显著性(P＜0.05)；对照组5-aza-dC处理后使HaCaT细胞甲基化程度减少27.3％.各组酶的蛋白表达与mRNA表达水平及DNMTs活性变化具有相同的变化趋势,经纳米SiO2处理的HaCaT细胞,DNMTI、DNMT3a及MBD2表达随着纳米SiO2剂量的上升而下降,DAC组表达水平低.结论 纳米SiO2能引起HaCaT细胞整体基因组DNA甲基化水平降低,可能与DNA甲基化转移酶的酶活性降低有关.
关键词： DNA甲基化 高效毛细管电泳(HPCE) 纳米SiO2 -
不同粒径纳米二氧化硅的体外细胞膜毒性作用
探讨不同粒径纳米二氧化硅对体外培养细胞膜的损伤作用及其机制.20 nm、60 nm SiO2及微米SiO2对RAW264.7巨噬细胞染毒后,分别采用MTT法、显微镜及透射电镜、能谱分析、荧光漂白恢复技术(FRAP)、丙酮酸法、荧光探针2', 7'-二乙酰二氯荧光素(DCFH-DA),测定染毒细胞的活性、形态及超微结构,细胞内外Si元素分布、膜流动性,细胞外液中乳酸脱氢酶(LDH)含量和细胞内活性氧生成.试验结果显示:20 nm、60 nm SiO2及微米SiO2粒子的细胞半数抑制浓度(IC50)分别为2.07、6.82和14.71 mg/mL;染毒后细胞数量减少,呈气球样变,线粒体肿胀、破坏;细胞内吞噬泡和细胞间隙颗粒均含Si元素;31.25、125、500 μg/mL的20 nm、60 nm SiO2组及500 μg/mL微米SiO2组细胞膜荧光恢复率降低(P＜0.05);125、500 μg/mL两种粒径纳米SiO2组及500 μg/mL微米SiO2组细胞膜扩散系数降低(P＜0.05);两种粒径纳米SiO2组细胞外液中LDH活性升高(P＜0.05),500 μg/mL的20 nm SiO2较60 nm SiO2和微米SiO2致细胞荧光恢复率降低,LDH活性升高(P＜0.05);两种粒径纳米SiO2及微米SiO2可致染毒细胞内活性氧水平升高(P＜0.05).结果表明,20 nm、60 nm SiO2可通过诱导脂质过氧化引起细胞生长抑制、形态异常、超微结构改变和细胞膜损伤,相同剂量20 nm SiO2产生的毒性效应较60 nm SiO2明显,说明纳米SiO2的尺寸效应是一个值得关注的问题.
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钛酸酯偶联剂改性纳米SiO2对树脂基托力学性能的影响
目的 探讨钛酸酯偶联剂改性纳米SiO2对PMMA机械性能的影响.方法 使用钛酸酯偶联剂对纳米SiO2进行表面改性,将处理后的纳米SiO2按1％、2％、3％、4％、5％添加量与PMMA混合后制作标准模件,未经处理的为对照组,对所做试件进行三点弯曲实验、硬度及摩擦磨耗测试.结果 添加经钛酸酯偶联改性的纳米SiO2的树脂基托的力学性能有所提高.添加量为3％时挠曲强度(74.07 ±0.23)、硬度(195.95±0.53)值均高于对照组挠曲强度(70.62±0.30)、硬度(191.54 ±0.42);磨耗值(16.02±0.51)小于对照组(20.85±0.07)(P＜0.05).结论 经钛酸酯偶联剂改性的纳米SiO2可以提高树脂基托的力学性能,佳添加量为3％.
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PMMA纳米复合材料的研究进展
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)义齿基托材料是目前使用广泛的义齿基托材料,但PMMA的性能仍然存在诸多不足之处,近年来用纳米无机填料增强PMMA性能成为PMMA改性研究领域的新方向.本文简介PMMA纳米复合材料的研究进展.
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纳米SiO2对PMMA基托树脂机械性能的影响
目的:采用纳米SiO2粒子对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基托树脂进行增韧、增强,以求达到改变基托树脂的结构组成,降低内应力的损害,提高基托树脂的强度.方法:在基托水MMA中超声分散加入表面处理的纳米SiO2与PMMA聚合进行改性.测试改性后的基托树脂的拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量.结果:加入少量的纳米SiO2,能够同时提高基托树脂的的强度和韧性,纳米SiO2含量为0.77％时,改性材料的拉伸强度较PMMA树脂提高22.19％,断裂伸长率较PMMA树脂提高37.29％;弹性模量较PMMA树脂提高54％基托树脂的硬度随着纳米SiO2含量的增加而成线性的提高.结论:基托树脂的硬度随着纳米SiO2含量的增加而成线性提高.
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微纳尺度SiO2对雄性大鼠生殖功能及子代的影响
目的 探讨微米与纳米尺度SiO2染毒对雄性大鼠胚胎发育及子代的影响.方法 将30只雄性Wistar大鼠分为5组,经气管分别注入不同浓度的纳米SiO2 (20～40 nm) 与微米SiO2(1～10 μm).雄鼠染毒5周后与正常成年雌鼠按1∶2合笼交配5 d,于妊娠第20天各组处死一半雌鼠,检查胎鼠情况;另一半雌鼠自然分娩,检查仔鼠情况.结果 纳米SiO2对雄性大鼠染毒影响了大鼠交配及胚胎形成,纳米高剂量组雄鼠交配率(66.7%)及每窝活胎数(11.8)均小于对照组(100%、14.0),差异有显著性(P<0.05);但对胎鼠及仔鼠生长发育未产生明显影响,各组胎鼠及仔鼠体质量、身长等指标与对照组比较差异均无显著性(P>0.05).相同剂量纳米组与微米组比较,差异均无显著性(P>0.05).结论 纳米SiO2对雄性大鼠生殖有一定的损伤作用,但对于成功受孕后的胎鼠及仔鼠影响不明显.
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纳米SiO2和常规SiO2对大鼠肺脏IL-4和TGF-β1表达影响的比较研究
目的研究纳米SiO2和常规SiO2对大鼠肺脏白细胞介素-4(IL-4)和转化生长因子-β1(TGF-β1)表达的影响,以比较纳米SiO2和常规SiO2致肺损伤的作用.方法采用气管内非暴露法,分别用纳米SiO2[粒径(10±5)nm]和常规SiO2粉尘[粒径0.5～10 μm]对雌性Wistar大鼠肺脏染尘(20 mg/鼠).分别于染尘后1个月和2个月处死动物,HE和VG染色,观察实验动物肺组织病理改变,免疫组化ABC法观察各组实验动物肺组织IL-4和TGF-β1的表达情况.结果染尘后1个月和2个月时,纳米SiO2组大鼠肺纤维化程度(Ⅰ期)明显轻于常规SiO2组(Ⅰ+～Ⅲ期). 图像定量分析显示,染尘后1个月,纳米SiO2组大鼠肺脏IL-4和TGF-β1阳性细胞积分光密度值[(1.04±0.43)×104,(0.84±0.17)×104]明显低于常规SiO2组[(3.33±1.27)×104,(3.67±0.63)×104], 差异有显著性(P＜0.01). 染尘后2个月,纳米SiO2组大鼠肺脏IL-4和TGF-β1阳性细胞积分光密度值[(1.28±0.19)×104,(0.86±0.18)×104]较染尘后1个月有所升高,但仍低于常规SiO2组[(1.99±0.80)×104,(4.90±1.11)×104], 差异有显著性(P＜0.01).结论纳米SiO2组大鼠肺脏IL-4和TGF-β1的表达水平较常规SiO2组低,纳米SiO2致肺纤维化程度较常规SiO2粉尘轻.
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纳米SiO2对大鼠肺脏白介素-4表达的影响
目的研究纳米SiO2对大鼠肺脏白介素-4(IL-4)和成纤维生长因子-b(FGF-b)表达的影响.方法气管内非暴露法染尘,一次性分别给予雌性Wistar大鼠纳米SiO2[粒径(10±5)nm]和常规SiO2粉尘(粒径＜5 μm)20 mg/只,分别于染尘1个月和2个月时处死动物.HE和VG染色观察实验动物肺组织病理改变,免疫组化卵白素-生物素过氧化物酶复合物(ABC)法观察动物肺组织IL-4和FGF-b的表达情况.结果(1)纳米SiO2组大鼠的肺纤维化程度(1期)明显轻于常规SiO2组(Ⅰ+～Ⅲ期).(2)纳米SiO2组大鼠肺脏IL-4表达程度稍高于对照组,与常规SiO2组比表达程度较轻.1个月时,纳米SiO2组和常规SiO2组IL-4表达程度均重于2个月.而FGF-b无论在纳米SiO2组或常规SiO2对照组,1个月或2个月时,其表达均为弱阳性,与对照组无明显区别.结论纳米SiO2致肺纤维化程度较轻,大鼠肺脏IL-4的表达水平较低.FGF-b在大鼠的肺纤维化过程中可能无明显作用.
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纳米SiO2粒子特性及其在无细胞体系中氧化能力的检测及意义
目的:检测纳米SiOz粒子的特性及其在无细胞体系中的氧化能力,为医用纳米SiO2粒子体内外毒性的预测提供依据.方法:用透射电镜观测2种纳米SiO2粒子粒径、分散性、形状;用Zeta电位粒度分析仪检测纳米粒子在不同介质(纯水、生理盐水,10%Tween 80溶液、RPMI 1640培养液、含1%胎牛血清的RPMI 1640细胞培养液,超声30 s)溶液及不同时间(0、24、48和72 h)的粒径分布及团聚状态;用DDCFH-DA法F检测粒子在无细胞体系中自发产生自由基的能力.结果:电镜结果显示,2种纳米SiO2粒子均呈球形,大小一致,分布均匀、分散性好,粒子平均粒径分别为(43.0±4.2)和(68.0±5.7)nm,在纯水、生理盐水、10%Tween 80溶液、RPMI 1640培养液及含1%胎牛血清的RPMI 1640细胞培养液中,Si-43 nm及Si-68 nm粒子粒径变化很大,其中在生理盐水中的粒径接近电镜结果,为74.0和96.7 nm.超声30 8后0、24、48和72 h时,Si-43 am及Si-68 nm粒子粒径在生理盐水中不发生团聚;在含1%胎牛血清的RPMI 1640细胞培养液中发生团聚,形成相似大小的团聚体;在30～100/ig的质量范围内,2种粒子自发产生自由基的能力相似但很弱,相当于2.5μm01·L-1左右H2O2当量.结论:一定粒径的纳米SiO2在细胞培养液中形成大粒径团聚体,粒子自身只有较弱的自发产生自由基的能力.
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纳米SiO2对poss复合树脂弯曲和抗压强度的影响
目的:观察纳米SiO2填料对纳米复合树脂poss的弯曲强度和抗压强度的影响,探究纳米SiO2的佳添加比.方法:将经过硅烷偶联化的纳米SiO2颗粒加入poss复合树脂中,合成SiO2质量分数分别为0.5％,1％,1.5％和2％的SiO2/poss复合树脂,分别为BCDE四组,纯poss组为A组(对照组).每组试件固定于万能材料测试机上,以1.0mm/min的速度垂直加压直至试样破坏,采用SPSS16.0软件对结果做单因素方差分析.结果:弯曲强度测试结果:C组高,与其他四组均有统计学差异(P＜0.05);A、B、D三组无显著性差异,与E组差异明显(P＜0.05).抗压强度测试结果:D组高,与其他四组均有统计学差异(P＜0.05);B组和E组与A组差异显著(P＜0.05),与C组无显著差异.结论:纳米SiO2在一定范围内能够提高poss复合树脂的弯曲强度和抗压强度.
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纳米SiO2与介孔SiO2对脐静脉血管内皮细胞毒性作用的比较研究
[目的]探讨并比较纳米SiO2(nano-SiO2)与介孔SiO2(SBA-15)对人脐静脉血管内皮细胞(HUVEC)的毒性效应及氧化损伤作用. [方法]将nano-SiO2、SBA-15按照不同作用浓度(0.00、6.25、12.50、25.00、50.00、100.00、200.00 μg/mL)对HUVEC进行染毒,作用24h后,测定HUVEC的增殖抑制情况、培养液中乳酸脱氢酶(LDH)的活性,及细胞内活性氧(ROS)的表达水平. [结果]与阴性对照组(0μg/mL)比较,nano-SiO2、SBA-15组细胞抑制率均升高(P＜0.05),且具有明显的剂量-反应关系;低浓度(12.50 μg/mL)时SBA-15组对细胞抑制率高于nano-SiO2组;随着染毒浓度增加,nano-SiO2组对细胞抑制率高于SBA-15组(P＜0.05).与阴性对照组比较,nano-SiO2、SBA-15组LDH、ROS水平均升高(P＜0.05),且随着染毒浓度的升高呈现明显的剂量-反应关系(P＜0.05);各剂量SBA-15染毒组的LDH和ROS水平均小于同剂量nano-SiO2染毒组(P＜0.05). [结论]nano-SiO2与SBA-15对血管内皮细胞均存在细胞毒性效应,氧化损伤可能是其细胞毒性机制之一.与nano-SiO2组相比,SBA-15细胞毒性较低.
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纳米SiO2致内皮细胞毒性作用剂量效应和时间效应
目的 观察纳米二氧化硅颗粒(纳米SiO2)对人脐静脉内皮细胞的毒性作用及其剂量和时间效应.方法 将不同质量浓度(0、5、10、20、40 mg/L)纳米SiO2颗粒作用于人脐静脉内皮细胞,在不同时间点(6、12、24、48 h)检测细胞培养液上清中乳酸脱氢酶(LDH)活性、总超氧化物歧化酶(SOD)活力、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白介素-6(IL-6)的释放量.结果 细胞培养液上清中LDH活性、TNF-α释放量和IL-6释放量呈浓度和时间依赖性增加.染尘6、12 h,SOD活力随染尘浓度的增加而增加,染尘24 h则先增后减,染尘48 h则随染尘浓度的增加而减少;随着作用时间的延长,所有染尘浓度组SOD活力先增后减.结论 纳米SiO2颗粒能够诱导HUVECs发生膜损伤、氧化损伤和炎症反应,且存在剂量和时间效应.
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未修饰纳米SiO2和表面修饰型纳米SiO2对大鼠肺泡巨噬细胞的毒性研究
目的:比较未修饰纳米SiO2和表面修饰型纳米SiO2对大鼠肺泡巨噬细胞的毒性.方法:通过支气管肺泡灌洗分离雄性SD大鼠肺泡巨噬细胞.未修饰纳米SiO2(M-5型)及两种表面修饰型纳米SiO2(TS-610型,TS-720型)剂量分别为0,8,40,100,200 μg/cm2,用MTT实验测定对细胞活性的影响,LDH实验测定对细胞膜的损伤,TBA法测定脂质过氧化作用的程度.结果:M-5型纳米SiO2在剂量大于100 μg/cm2时,各指标与对照组相比有统计学意义(P＜0.05),而两种表面修饰型纳米SiO2与对照组相比均无统计学意义.结论:未修饰纳米SiO2对大鼠肺泡巨噬细胞的毒性较强,颗粒表面被修饰后其毒性明显降低,表明颗粒表面反应性在毒性机制中发挥重要作用.
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温石棉与4种主要代用纤维在有机酸溶解特性与体外细胞毒性的机理研究
目的 观察温石棉及4种主要代用纤维的有机酸溶解特性和V79细胞毒性,推测温石棉及代用纤维的致病机理.方法 培养中国仓鼠肺细胞(V79细胞),MTT法检测细胞存活率;瑞姬氏染色检测细胞形态学;选择有机酸模拟人体弱酸性环境,溶解纤维粉尘24h,检测粉尘在有机酸溶解特性(pH值、电导率和溶蚀量).结果 温石棉及4种代用纤维对V79细胞具有细胞毒性,在不同有机酸中各粉尘组溶液的pH值、电导率和溶解量均不同,其变化趋势与其体外细胞毒性大小相关.结论 温石棉及其代用品的不同有机酸溶解特性可能是其致细胞毒性的机理之一.
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不同偶联剂用量对纳米SiO2增强聚甲基丙烯酸甲酯力学性能的影响
目的：研究硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂用量对纳米SiO2增强聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）力学性能的影响。方法分别使用质量分数为1%、2%、3%、4%、5%的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂对纳米SiO2进行表面改性，将处理后的纳米SiO2按3%添加量与PMMA混合后制作标准模件，未经处理的为对照组，进行三点弯曲实验、硬度及摩擦磨耗测试。结果硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的佳用量为2%和3%。结论在一定质量分数范围内2种偶联剂改性的纳米SiO2均能提高树脂基托的机械强度，针对本实验所用的偶联剂及方法，硅烷偶联剂的佳用量为2%；钛酸酯偶联剂的佳用量为3%。
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纳米二氧化硅与肺癌的关系
研究肺癌发生机制并用于指导临床治疗成为迫切的需要.近年研究显示,纳米二氧化硅(纳米SiO2)可能参与细胞损伤、炎症反应、氧化反应、肺的纤维化等机制,与肿瘤的生物学行为密切相关,因此深入研究纳米SiO2与肺癌的关系对肺癌发病机制的研究具有重要意义.
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纳米氧化硅对RAW264.7细胞的DNA损伤作用
目的:研究纳米氧化硅(SiO2)对小鼠RAW264.7细胞的DNA损伤作用,探讨其可能的毒作用机制.方法:分别采用浓度为31.25、125、500 μg/mL的两种纳米SiO2(平均粒径分别为20、60 nm)和500 μg/mL的微米SiO2粒子悬液对RAW264.7细胞染毒24h,彗星试验检测细胞DNA单链断裂情况,CASP软件分析彗星图像,观察指标为彗星率(r彗星)、尾长(TL)、尾部DNA百分率(r尾部DNA)和0T尾矩(OTM);分别用硝酸还原酶法、TBA法、Fenton法、黄嘌呤氧化酸法、钼酸法、考马斯亮兰法测定各组染毒细胞匀浆上清液中细胞氧化应激指标丙二醛(MDA)、羟自由基(.OH)、超氧阴离子(O2-)、过氧化氢(H2O2)、一氧化氮(N0)和蛋白含量.结果:与阴性对照组比较,500 μg/mL微米SiO2染毒组和125、500 μg/mL的两种纳米SiO2染毒RAW264.7细胞时,r惠星、TL、r尾部DNA、OTM均升高(P＜0.01);且500 μg/mL微米SiO2组的r彗星、r尾部DNA、OTM高于同浓度两个纳米SiO2组(P＜0.01).两种纳米SiO2和微米SiO2染毒细胞内脂质过氧化产物MDA、OH、O2-、NO及H202的水平均高于阴性对照组(P＜0.01).结论:两种纳米SiO2与微米SiO2均可引起RAW264.7细胞DNA断裂和氧化损伤,氧化应激自由基的大量产生在DNA损伤过程中可能起到一定的作用.
关键词： 纳米SiO2 RAW264.7细胞 自由基 遗传毒性 单细胞凝胶电泳 -
纳米二氧化硅毒性研究进展
纳米SiO2作为一种新型的热门材料,在建筑、涂料、医疗卫生等行业应用广泛.同时它也会引起体外细胞毒性,导致细胞氧化应激、细胞膜损伤,终促使细胞凋亡、坏死.本文结合国内外文献,从细胞角度对纳米SiO2的毒性进行研究,着重分析纳米的毒性影响因素及毒作用机制.
