納米TiO-,2-光催化產(chǎn)物的皮膚毒性研究.pdf

1、納米TiO2因其具有屏蔽紫外線、消色力高、遮蓋力強(qiáng)等諸多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于化妝品中，成為重要的無(wú)機(jī)添加劑。但是研究發(fā)現(xiàn)，納米TiO2可吸收紫外輻射產(chǎn)生光催化活性，生成具有高度化學(xué)活性的羥基自由基（·OH），引起脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)。近年來(lái)的研究表明，氧化應(yīng)激可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，并能激活絲裂原活化蛋白激酶信號(hào)傳導(dǎo)通路，促進(jìn)MMP的表達(dá)，同時(shí)抑制膠原合成，誘導(dǎo)MDA合成、細(xì)胞膜彈性下降，導(dǎo)致光老化皮膚特征性的改變。
　　 為探討納米TiO2

2、光催化產(chǎn)物可能引發(fā)的皮膚損害，本研究選用對(duì)細(xì)胞和機(jī)體確定無(wú)損傷劑量的UVA（365nm，細(xì)胞試驗(yàn)照射劑量為5J/cm2，動(dòng)物試驗(yàn)照射劑量為10J/cm2）進(jìn)行照射，通過(guò)細(xì)胞和動(dòng)物整體試驗(yàn)分析納米TiO2（10nm銳鈦礦型、25nm銳鈦礦型、25nm金紅石型）的毒性作用，初步探討低劑量UVA照射下，納米TiO2的細(xì)胞毒性及對(duì)大鼠皮膚光老化的影響，為納米‘TiO2的應(yīng)用提供一定的毒理學(xué)資料。
　　 一、不同類型納米二氧化鈦的光催化活

3、性比較
　　 光催化降解亞甲藍(lán)結(jié)果顯示，僅給予紫外照射時(shí)，亞甲藍(lán)未發(fā)生顯著降解；同時(shí)給予納米。TiO2處理和紫外照射，亞甲藍(lán)可見(jiàn)顯著降解。納米TiO2光催化降解亞甲藍(lán)的效果和紫外照射劑量、納米TiO2濃度、粒徑大小及晶型有關(guān)。光照劑量越大、納米TiO2濃度越高、粒徑越小，光催化作用越強(qiáng)；相同粒徑的銳鈦礦型TiO2對(duì)亞甲藍(lán)的氧化作用大于金紅石型，金紅石型TiO2未見(jiàn)顯著的光催化作用。
　　 二、納米二氧化鈦光催化產(chǎn)物對(duì)小鼠

4、胚胎成纖維細(xì)胞的毒性作用
　　 參照國(guó)標(biāo)Balb/c3T3中性紅攝取試驗(yàn)設(shè)置不同的染毒劑量組（15.6、31.2、62.5、125、250μg/ml，），分別通過(guò)四甲基偶氮唑鹽（MTT）法和中性紅攝取光毒性試驗(yàn)檢測(cè)納米TiO2對(duì)Balb/c3T3細(xì)胞活性的影響。結(jié)果顯示，納米TiO2染毒的高劑量組對(duì)細(xì)胞的影響要大于低劑量組，而小粒徑TiO2的毒性則要大于粒徑較大的TiO2，銳鈦礦型TiO2的毒性大于金紅石型。光照前后相比，光照后

5、細(xì)胞活性小于光照前。
　　 DCFH-DA熒光探針測(cè)定結(jié)果顯示，與對(duì)照組比較，各實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞內(nèi)活性氧水平升高，多數(shù)劑量組與對(duì)照的差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p<0.05）。相同染毒時(shí)間，隨著染毒劑量的增高，納米TiO2染毒組細(xì)胞活性氧水平升高；紫外照射組在光照處理后4h內(nèi)細(xì)胞活性氧水平與染毒劑量呈劑量效應(yīng)關(guān)系。與200nm銳鈦礦型TiO2組比較，納米TiO2組細(xì)胞內(nèi)活性氧水平升高更為明顯；相同粒徑的銳鈦礦型與金紅石型TiO2相比，銳鈦礦型T

6、iO2染毒組細(xì)胞活性氧水平高于金紅石型。光照前后相比，光照處理后2h、4h光照組細(xì)胞內(nèi)活性氧水平高于無(wú)光照組，4h后，光照組細(xì)胞內(nèi)活性氧水平低于五光照組。
　　 為探討納米TiO2致Balb/c3T3細(xì)胞毒作用的損傷機(jī)制，本研究應(yīng)用不同濃度（15.6、31.2、62.5、125、250μg/mL）納米TiO2染毒Balb/c3T3細(xì)胞，分析了不同染毒條件下Balb/c3T3細(xì)胞的氧化損傷相關(guān)指標(biāo)、凋亡、細(xì)胞間隙通訊功能等，結(jié)果顯

7、示，納米TiO2可致Balb/c3T3細(xì)胞氧化損傷，細(xì)胞凋亡顯著升高，細(xì)胞間隙通訊功能下降，銳鈦礦型TiO2對(duì)細(xì)胞損傷程度大于金紅石型。光照與納米TiO2聯(lián)合暴露組氧化損傷較納米TiO2單獨(dú)暴露組嚴(yán)重，凋亡率升高，細(xì)胞間隙通訊受損更加嚴(yán)重。
　　 本研究進(jìn)一步分析了不同粒徑、劑量和晶型的納米TiO2染毒條件下Balb/c3T3細(xì)胞的膠原含量、基質(zhì)金屬蛋白酶含量及細(xì)胞因子等指標(biāo)的水平，以探討納米TiO2對(duì)Balb/c3T3細(xì)胞分泌

8、功能的影響。結(jié)果顯示納米TiO2作用于細(xì)胞后，細(xì)胞分泌膠原的能力降低，MMP-1、MMP-3的分泌水平上升，IL-1水平表達(dá)升高，TNF-α、IL-6在納米TiO2劑量較大時(shí)分泌量亦增高；光照后細(xì)胞培養(yǎng)上清膠原含量明顯少于未光照組，MMP-1、MMP-3含量高于未光照組。細(xì)胞因子含量光照前后相比，不同納米。TiO2類型及劑量變化不一，200nm銳鈦礦型TiO2組光照后細(xì)胞培養(yǎng)上清IL-1含量上升，IL-6含量下降，10nm銳鈦礦型TiO

9、2組光照后細(xì)胞培養(yǎng)上清IL-1含量下降，IL-6含量上升，TNF-α光照前后差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 三、納米二氧化鈦光催化產(chǎn)物對(duì)SD大鼠的皮膚毒性作用
　　 40只SD大鼠，雌雄各半，隨機(jī)分為對(duì)照組、20％納米TiO2涂抹組、UVA（10J/cm2）組、20％納米TiO2+UVA，（10J/cm2）組，連續(xù)染毒21天。測(cè)定不同處理?xiàng)l件下大鼠皮膚病理、電鏡及皮膚細(xì)胞氧化損傷和分泌功能，初步分析納米TiO2與紫外光照聯(lián)合染

10、毒對(duì)大鼠的皮膚毒性。結(jié)果顯示，染毒結(jié)束各組大鼠皮膚無(wú)紅斑及水腫，皮膚組織病理未見(jiàn)異常，透射電鏡可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)組成纖維細(xì)胞粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)變寬。與對(duì)照組相比，雄性大鼠納米TiO2+UV組TNF-α、IL-1含量上升，IL-6含量降低，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；UV組及納米TiO2組TNF-α、IL-6含量降低，IL-1含量上升，其中UV組IL-6含量與對(duì)照的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p<0.05）。三個(gè)不同處理組相比，納米TiO2+UV組及納米TiO2組的IL-6

11、含量較UV組顯著升高（p<0.05）。雌性大鼠三個(gè)處理組TNF-α含量較對(duì)照組顯著上升，IL-6含量降低（p<0.05）。不同處理組相比，納米TiO2+UV組IL-1含量高于UV組（p<0.05），納米TiO2組IL-6含量低于UV組（p<0.05）。雌性大鼠納米TiO2+UV組MDA含量較UV組及納米TiO2組含量上升（p<0.05）。四個(gè)實(shí)驗(yàn)組間SOD、GSH-Px差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 以上研究結(jié)果表明，納米TiO2經(jīng)紫

12、外照射后可產(chǎn)生羥自由基，產(chǎn)生羥自由基的量與納米TiO2的濃度、粒徑、晶型及紫外照射劑量有關(guān)。高水平的納米TiO2光催化產(chǎn)物有顯著細(xì)胞毒性，可抑制細(xì)胞增殖，導(dǎo)致細(xì)胞氧化損傷，引起細(xì)胞凋亡和細(xì)胞間隙通訊功能障礙，并可影響細(xì)胞分泌功能，導(dǎo)致細(xì)胞光老化的發(fā)生及促進(jìn)炎癥反應(yīng)的發(fā)生。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，在實(shí)驗(yàn)所選擇的受試時(shí)間和光照劑量下，雖未見(jiàn)大鼠皮膚光老化的發(fā)生，但是納米TiO2可誘發(fā)皮膚脂質(zhì)過(guò)氧化損傷，并誘導(dǎo)皮膚細(xì)胞分泌過(guò)量的炎性因子參與炎性反應(yīng)。<