納米材料PAMAM毒性機理研究.pdf

1、納米材料由于具有極小的半徑，而存在特殊的小尺寸效應、量子效應和巨大比表面積，從而產(chǎn)生了與常規(guī)物質(zhì)完全不同的物理化學效應。樹枝狀大分子是一種新型的合成高分子納米材料，在藥物傳遞、醫(yī)學成像和臨床診斷方面有著重要意義。
　　聚酰胺樹枝狀大分子納米材料(PAMAM dendrimer)是一種具有高度分支化、呈輻射狀對稱的大分子。它由中心核、內(nèi)層重復的分支亞單位以及表面的功能基團組成。整代的PAMAM納米材料表面的功能基團為氨基，半代的PA

2、MAM納米材料表面的功能基團為羧基。整代的樹枝狀大分子PAMAM表面存在高密度的氨基，可與DNA等生物大分子結合并在空間上高度壓縮，作為非病毒型載體將DNA和寡核苷酸等遺傳物質(zhì)或者治療藥物高效輸送到細胞中。樹枝狀大分子本身也被用作研究藥物，用于消除感染，抑制細胞、病毒、細菌等?？梢姡{米材料在醫(yī)學領域具有極大的應用前景。
　　易于進入各種細胞是樹枝狀大分子區(qū)別于其他合成材料載體的獨特優(yōu)勢，但同時也是其具有潛在風險的原因。因此，樹枝

3、狀大分子的細胞相容性受到研究人員的格外關注。國外的研究人員研究了第3、5、7代PAMAM的體內(nèi)外毒性、免疫原性及生物分布，結果顯示納米粒子的尺寸對其細胞毒性有明顯的影響，但具體的作用機理還不清楚，需要進行后續(xù)研究。
　　本實驗室通過前期的研究，已經(jīng)證實了PAMAMG3、G5的部分毒性作用機理。前期研究證實PAMAM G3可以導致細胞發(fā)生自噬性死亡，并通過自噬性死亡通路Akt-TSC2-mTOR引起小鼠的急性肺損傷。在前期的研究中還

4、發(fā)現(xiàn)PAMAMG5可以致使血管緊張素2(AngiotensinⅡ)水平大大上升，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(ACE2)表達下降，從而導致腎素血管緊張素調(diào)節(jié)系統(tǒng)紊亂，導致肺動脈高壓形成肺水腫，造成了急性肺損傷，而PAMAM G5導致的肝損傷則有不同的作用機理?？偨Y上述研究，似乎不同代數(shù)的PAMAM納米材料毒性作用機理完全不同，甚至同一種納米材料針對不同的器官都有不同的毒性作用機理。因此，我們決定對PAMAM納米材料進行更為深入和全面的研究。

5、>　　為進一步研究納米材料PAMAM G7的毒性作用機理，我們利用肺組織病理、濕干比、肺彈性檢測、血管滲透性檢測等實驗方法，首先證實了納米材料PAMAMG7可以導致小鼠發(fā)生急性肺損傷;然后通過一系列體內(nèi)外實驗證實了PAMAMG7能夠激活NF-κB細胞信號通路，并導致小鼠支氣管肺泡灌洗液(BALF)中的細胞因子水平明顯升高;為進一步明確其上游通路，我們利用PI3K基因敲除小鼠進行檢測，發(fā)現(xiàn)相對于野生型小鼠而言，PI3K基因敲除小鼠其肺損傷

6、程度相對較輕，死亡率較低，BALF中的細胞因子水平也較低;從而明確了PI3K-NF-κB細胞信號通路是納米材料PAMAM G7引起小鼠肺損傷的重要機制。
　　為對納米材料PAMAM的毒性作用進行更為全面的研究，我們對腹腔注射納米材料PAMAMG4、G5的小鼠進行了全套血常規(guī)、血生化、血氣分析，發(fā)現(xiàn)納米材料PAMAMG4、G5可引起小鼠血小板減少癥，并可能導致多器官功能損傷或衰竭。我們以PAMAM G5為例進行了更為深入的研究，證實

7、小鼠在注射納米材料PAMAMG5后可以引起DIC并伴有嚴重的出血傾向。進一步的病理以及相關實驗結果顯示腹腔注射納米材料PAMAMG5的小鼠多個器官可能存在損傷或者衰竭，尤其以肺、肝等臟器損傷最為嚴重。
　　在毒性作用機理的研究中，我們以PBMC作為研究對象，利用流式細胞術和熒光共聚焦顯微鏡檢測發(fā)現(xiàn)納米材料PAMAM G5可以激活TLR4受體，并通過體內(nèi)外實驗證明PAMAMG5可以激活NF-κB信號通路，因此我們得到初步結論，納米材