原始态与老化态纳米氧化锌诱导细胞毒性与遗传毒性差异的研究

摘要

随着纳米科技的迅速发展，以及纳米材料在食品、生物医药以及化妆品等领域的广泛应用，使其被释放进入环境的量逐渐增大，并在环境介质的作用下发生赋存状态、理化性质以及生物有效性的转变，进而对于人类健康和生态环境产生不可忽视的影响。
　　纳米氧化锌(znic oxid nanoparticles，ZnO-NPs)作为当今社会中最具代表性的一类纳米金属氧化物，广泛应用于紫外吸收、防晒、促生长、抗菌抑菌以及光催化产品中。由于纳米氧化锌生产和使用范围之广，导致其在环境中的释放量逐渐上升，并不可避免的受环境中各种因素的影响，从而发生理化性质的转变，由原始态纳米氧化锌(pristine ZnO-NPs)转变为老化态纳米氧化锌(transformedZnO-NPs)，最终可能引起生物毒性效应的变化。然而，现有的研究并未对原始态与老化态纳米氧化锌引起的毒性效应差异进行系统的、全面的研究。因此，本论文旨在研究原始态纳米氧化锌在纯水环境条件下发生老化，转变为老化态纳米氧化锌后，诱导人鼠杂交瘤细胞产生毒性效应的差异。
　　研究发现，将原始态纳米氧化锌置于纯水环境中将会发生理化性质的变化，转变为老化态纳米氧化锌，这种理化性质的变化继而诱导人鼠杂交瘤细胞生物毒性效应性发生改变。经深入研究发现相较于原始态纳米氧化锌，老化态纳米氧化锌诱导人鼠杂交瘤细胞产生细胞毒性减弱;老化态纳米氧化锌诱导与细胞内源性凋亡密切相关的信号转导通路关键蛋白-活化的Caspase3蛋白表达量较原始态纳米氧化锌的诱导作用减弱;且诱导细胞内ROS产生较原始态纳米氧化锌有所增强。另一方面通过研究原始态与老化态纳米氧化锌诱导人鼠杂交瘤细胞的遗传毒性效应，我们发现与细胞毒性相反，原始态纳米氧化锌诱导人鼠杂交瘤细胞DNA双链断裂水平高于老化态纳米氧化锌的诱导作用，而细胞中含有的人11号染色体长短臂上的CD59基因协同其他基因的缺失现象降低。而纳米二氧化钛颗粒作为非可溶性纳米金属氧化物，深入研究原始态纳米二氧化钛在纯水环境条件下发生老化后诱导的毒性效应变化，发现原始态与老化态纳米二氧化钛颗粒并未诱导人鼠杂交瘤细胞产生明显的毒性效应差异。
　　本研究明确原始态与老化态纳米氧化锌理化性质转变与其诱导人鼠杂交瘤细胞产生细胞毒性与遗传毒性的差异相关。纳米二氧化钛的结果暗示可溶性纳米金属氧化物与非可溶性纳米金属氧化物的致毒效应机制存在差异。本论文为进一步研究可溶性纳米金属氧化物纳米氧化锌诱导哺乳动物细胞产生毒性效应的分了生物学以及细胞生物学作用机制提供研究基础，为研究纳米材料潜在的环境健康风险提供一定的理论参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 纳米氧化锌概述

1．1．1 纳米氧化锌及其应用

1．1．2 环境中老化过程研究

1．2 生物效应研究

1．2．1 细胞毒性效应研究

1．2．2 遗传毒性效应研究

1．3 研究内容与意义

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究意义

1．3．3 内容简介

第二章 原始态与老化态纳米氧化锌诱导细胞毒性的差异研究

2．1 前言

2．2 材料

2．2．1 细胞系

2．2．2 纳米材料

2．2．3 主要仪器与试剂

2．3 实验方法

2．3．1 纳米氧化锌悬浮液配制

2．3．2 细胞培养

2．3．3 细胞染毒实验

2．3．4 细胞存活率的检测

2．3．5 细胞凋亡的检测

2．3．6 细胞内ROS的检测

2．4 实验结果

2．4．1 细胞细胞存活率的检测

2．4．2 细胞内活化的Caspase-3/7蛋白表达量检测

2．4．3 细胞内ROS的检测

2．5 讨论

2．6 小结

第三章 原始态与老化态纳米氧化锌诱导遗传毒性的差异研究

3．1 前言

3．2 材料

3．2．1 细胞系

3．2．2 纳米材料

3．2．3 主要仪器与试剂

3．3 实验方法

3．3．1 细胞培养

3．3．2 细胞染毒实验

3．3．3 γ-H2AX蛋白检测

3．3．4 CD59协同其他基因的缺失检测

3．4 实验结果

3．4．1 DNA双链断裂检测

3．4．2 突变谱分析

3．5 讨论

3．6 小结

第四章 总结与展望

4．1 实验总结

4．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文