金属氧化物纳米材料QSAR研究及毒性作用影响因素探究

摘要

金属氧化物纳米材料应用广泛、种类繁多，对人类可能产生的健康影响不容忽视，如果对每种新材料都进行完整的毒性评价需要花费大量资源，因此运用高通量评价方法对毒性进行快速、高效评价并阐明毒性作用影响因素对低毒性纳米材料的毒性筛选和为材料优化设计提供参考依据显得尤为重要。
　　本课题以16种金属氧化物纳米材料为主要研究对象，对其原始粒径、颗粒形貌、比表面积、水合粒径及ζ电位进行表征;测定16种金属氧化物纳米材料对人正常肝细胞（L02细胞）和人肝癌细胞（Hep G2细胞）半数抑制浓度(IC50);结合量子力学和物理化学表征参数，构建可用于预测16种金属氧化物纳米材料对L02细胞和Hep G2细胞毒性的预测模型。进而选取两种毒性差异较大的金属氧化物纳米材料，分别对其结合粒径、水合粒径、ζ电位、染毒液中金属离子释放、细胞内纳米材料摄取量、细胞内金属离子释放量进行毒性作用影响因素的探究，为后续材料进一步优化设计提供参考依据。
　　通过本课题研究我们构建了两个模型:一个可用于预测金属氧化物纳米材料对L02细胞的毒性（n=12，F=23.0，R2=0.8，p＜0.05）;一个可用于预测金属氧化物纳米材料对Hep G2细胞的毒性（n=12，F=10.5，R2=0.7，p＜0.05）。两个模型分别使用了金属氧化物的hard，Ec和shift三个量子力学描述符，两个模型R钧大于0.6，模型构建结果符合模型构建要求，一定程度上可以通过计算金属氧化物的hard，Ec和shift三个参数，分别预测金属氧化物纳米材料对L02细胞和Hep G2细胞的毒性;结果表明，影响金属氧化物纳米材料毒性的主要因素可能是材料组成化合物的某些性质，如细胞内金属离子的释放能力的大小所导致。
　　结合模型及实验结果，通过控制金属氧化物纳米材料的稳定性如减少金属离子释放可以降低金属纳米材料的毒性。

目录

声明

摘要

主要缩略词表

前言

第一章 金属氧化物纳米材料物理化学参数表征

第一节 原始分布及形貌观察

1．材料和方法

2．结果

3．讨论

第二节 比表面积表征

1．材料和方法

2．结果

3．讨论

第三节 水合粒径及ζ电位表征

1．材料和方法

2．结果

3．讨论

第二章 金属氧化物纳米材料对L02细胞及Hep G2细胞毒性预测模型的构建

1．材料与方法

2．结果

3．讨论

第三章 纳米γ-Fe2O3及纳米ZnO细胞毒性作用影响因素探究

1．材料和方法

2．结果

3．讨论

总结与展望

参考文献

综述 定量构效关系研究及在金属纳米材料毒性研究中的应用进展

个人简介

致谢