多尺度二氧化鈦納米顆粒的生物學效應研究.pdf

1、納米二氧化鈦(Titanium Dioxide，TiO2)被廣泛用于涂料、紙張涂層、塑料、彈性體、化妝品、防曬用品等，近年來又向超細顆粒、電子材料、脫氮催化劑以及光電催化劑等功能材料領域延伸，因此，納米TiO2展現(xiàn)出巨大的市場前景，受到國內(nèi)外的重視。以往一直認為TiO2是低毒粉塵，在許多粉塵的毒理學研究中，TiO2往往被用作無毒的對照粉塵。但是，研究發(fā)現(xiàn)超微TiO2顆粒(平均直徑為60nm)引起的大鼠肺部炎癥比相同空氣質量濃度的微米級T

2、iO2顆粒(平均直徑為250nm)更為嚴重，改變了人們對顆粒毒性問題的認識，即使是無毒或低毒的細顆粒材料，其納米尺度級的顆粒也可能會變得有毒。由于TiO2納米顆粒其獨特的理化性質，很難用常規(guī)的方法和手段進行檢測。 TiO2納米顆粒進入細胞后，細胞對它的清除能力會隨著TiO2顆粒粒徑縮小而下降，并且會對細胞造成細胞膜破壞、細胞超微結構改變、細胞核DNA損傷以及有關蛋白質含量和酶活性的變化，因而有必要對其生物學效應及毒性效應進行研

3、究。 本研究選用應用較為廣泛的五種不同尺度的TiO2納米顆粒和TiO2微米顆粒作為研究對象，以人角質形成細胞(HaCaT)、肺上皮細胞(A549)和小鼠單核巨噬細胞(RAW)為模型，從TiO2納米顆粒的解聚條件、是否能進入細胞、進入細胞的方式、進入細胞后對細胞的損傷和對DNA合成的影響等諸方面來探究其生物學效應。本研究根據(jù)納米顆粒的獨特性質，系統(tǒng)地研究了TiO2納米顆粒對體外培養(yǎng)細胞的超微結構影響、生化指標和病理變化，詳細探討了

4、FiO2納米顆粒與細胞的劑量效應、時間效應及其尺寸效應等關系。本文還進一步考察了TiO2納米顆粒對DNA合成的影響。并建立和發(fā)展了相關納米材料生物學效應及毒理學的檢測方法和實驗技術。研究結果如下： 1.在功率300W、溫度25℃、超聲30min的條件下超聲解聚納米材料，顯示五種不同尺度TiO2納米顆粒和TiO2微米顆粒解聚分散情況良好。 2.五種不同尺度TiO2納米顆粒和TiO2微米顆粒都能進入細胞內(nèi)，并且進入細胞后保持

5、較好的分散性和穩(wěn)定性。 3.與二氧化硅(SiO2)和四氧化三鐵(Fe3O4)納米顆粒相比，TiO2納米顆粒主要是以吞噬的方式進入細胞，也可能兼有直接破膜的方式，而SiO2納米顆粒是以直接破膜和吞噬兩種方式進入細胞。 4.TiO2納米顆粒及TiO2微米顆粒對細胞超微結構的損傷與其劑量呈相關性。 5.TiO2納米顆粒對細胞骨架微絲的影響在一定濃度范圍內(nèi)與其濃度呈劑量效應關系。 6.TiO2納米顆粒能致使細胞產(chǎn)