纳米材料的靶器官选择性及其毒性效应

【摘要】：目的:对多壁碳纳米管体内生物分布、动物毒性、细胞毒性进行研究,探讨多壁碳纳米管对靶器官选择性和毒性效应。方法:对酪氨酸-多壁碳纳米管进行~(125)I标记,以尾静脉、腹腔注射和灌胃等三种途径注入ICR小鼠体内,于注射后不同时间点处死小鼠,取血和各脏器进行放射性检测与分布分析。按欧盟OECD实验指南进行多壁碳纳米管的小鼠急性和亚慢性毒性试验。以0-400μg/ml不同浓度多壁碳纳米管作用于人支气管上皮细胞16-HBE,应用MTT法、流式细胞仪、单细胞凝胶电泳试验和微核试验检测多壁碳纳米管对16-HBE细胞的细胞活性、细胞凋亡、细胞周期、DNA损伤。结果:静脉注射途径显示多壁碳纳米管在10 min内可迅速分布到全身,主要在肺脏聚集,每克肺组织百分注射剂量率从10 min时的37%ID增加到24 h的53%ID,此外,肝脏和脾脏组织中多壁碳纳米管分布无明显降低,24h时每克组织百分注射剂量率分别为3.08%ID和2.14%ID。脑组织多壁碳纳米管分布最少,每克脑组织百分注射剂量率低于0.5%ID。灌胃途径显示多壁碳纳米管主要聚集在胃和小肠组织中,24 h后基本上从体内排除。腹腔注射途径显示多壁碳纳米管可在脾脏中持续集聚,24 h后每克脾组织百分注射剂量率从3.18%ID上升到6.21%ID。急性毒性试验结果显示雌性与雄性小鼠的LD50均为550 mg/kg。亚慢性毒性试验结果显示高剂量染毒组小鼠活动减少并有嗜睡现象,其余剂量组小鼠无明显异常表现。染毒前3周高剂量组雄性小鼠体重明显低于对照组,其余各组体重变化无统计学意义。脏器系数和组织病理结果显示多壁碳纳米管主要聚集在肝、脾和肺脏中。中、高剂量组小鼠的肝、脾和肺脏有间隙炎症和轻度纤维化改变。低染毒组小鼠的谷草转氨酶水平轻度升高,其它各生化指标无显著性改变。细胞结果显示,多壁碳纳米管各实验剂量组在细胞活力、凋亡、周期、DNA损伤以及微核率方面,与对照组比较,差异无统计学意义。结论:多壁碳纳米管进入体内后,主要聚集在肺脏、脾脏和肝脏中,对动物一般毒性和细胞毒性较低。对于脾、肝和肺脏的长期作用效应还需作进一步研究。