纳米二氧化钛的生物效应和机理研究

《纳米二氧化钛的生物效应和机理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要摘要纳米二氧化钛具有普通二氧化钛所不具有的紫外吸收性、光催化活性，因。此广泛应用于抗菌材料、化妆品、印刷、塑料、涂料、生物传感器等。广大消费者和材料研究开发人员都和其有密切的接触。但即使是无毒或低毒的材料，其纳米颗粒也可能会变得有毒。首先由于其光催化活性，纳米二氧化钛能够产生大量自由基等高活性基团；其次，由于其超微性，10nnl左右的纳米二氧化钛粒子仅与蛋白质分子大小相当。因此人体的保护屏障如皮肤、血脑屏障、血眼屏障从尺寸上已不能对其进行限制，纳米粒子极有可能在这些地方蓄积并起破坏作用。目前，国外的一些研究

2、机构已经开展对纳米二氧化钛的毒性研究，主要集中在对动物体外实验如肺部急性毒性实验以及DNA氧化损伤、细菌生长抑制性分析。本课题中，采用三种不同晶型、不同粒径的纳米二氧化钛，分别以DNA损伤实验、细胞毒性和凋亡实验为研究手段，首次提出了纳米二氧化钛在避光条件下对DNA的作用；比较了纳米二氧化钛对正常细胞和癌细胞的不同作用；从DNA和细胞水平上分析了不同纳米二氧化钛的生物效应；提出了fi-CD可以作为纳米二氧化钛表面修饰剂，从而抑制其毒性。第一、根据凝胶电泳和紫外、红外光谱分析，发现纳米二氧化钛在紫外或者自然光存在

3、时，对DNA均具有氧化损伤作用，使DNA的超螺旋结构发生解旋，解旋率和纳米二氧化钛的浓度、光照强度呈正相关；在避光条件下，纳米二氧化钛仅对DNA具有绑定效应，而不会降低DNA的超螺旋率，绑定产生在DNA的磷酸基团，如P=O、C—O—P，但是DNA上的碱基没有参与绑定反应。第二、根据MTT法，光学显微镜观察、DNAladder实验、FACS分析，以正常细胞系293T和肿瘤细胞系CHO为研究对象，发现纳米二氧化钛对两种细胞都具有一定的毒性作用，毒性程度和纳米二氧化钛的浓度、作用时间、光照强度呈正相关。肿瘤细胞系CH

4、O的细胞毒性大于对正常细胞系293T的细胞毒性。根据USP(美国药典)，当浓度为1099／ml时，对293T的细胞毒性为1级，对CHO的细胞毒性高至2级。纳米二氧化钛可以穿过CHO的细胞膜，进入到细胞内部，在细胞内诱发细胞凋亡作用，使CHO的凋亡率从7．4％上升至24％，但是对293T无此影响，这一研究结果如具有普遍性，可应用到癌症治疗，作为一种靶向性药物载体。摘要第三、根据凝胶电泳和紫外、红外光谱分析，发现B．环糊精(B．CD)可以对纳米二氧化钛的氧化损伤产生很好的抑制作用，当两者质量比为4：l时，纳米二氧化

5、钛对DNA的氧化损伤几乎完全抑制。并且经实验证明，[3-CD对DNA无任何毒副作用，因此[3-CD可以作为纳米二氧化钛的修饰剂，应用到化妆品等产品中。紫外和红外谱图说明D．CD和纳米Ti02发生键合反应，纳米Ti02的Ti．O键和p．CD空腔中的羟基发生键合，改变了纳米Ti02的表面状态，抑制了纳米Ti02表面生成*OH，从而阻止了DNA的氧化损伤。第四、根据DNA实验和细胞毒性分析，锐钛型的细胞毒性大于金红石型，在低浓度下，50～60nlTl金红石型纳米二氧化钛作用后，正常细胞293T存活率高达90．4％，基

6、本上没有毒副作用；同种晶型的纳米二氧化钛，粒径越小，毒性越大；紫外催化作用下，毒性普遍增强，20～30nm锐钛型毒性增强最剧烈，在200pg／ml浓度作用下，CHO细胞的存活率降低了16个百分点；和正常细胞相比，三种纳米二氧化钛均对肿瘤细胞具有更大的毒性。最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。关键词：纳米二氧化钛，生物效应，DNA损伤，细胞毒性、细胞凋亡、表面修饰IIABSTRACTNanotitaniumdioxidehasmanycharacteristics，suchasUVabsorptionan

7、dphptocatalysis，whilenormalsizetitaniumdioxidehasn’t．Ithasbeenwidelyusedinantibacterialmaterial，cosmetic，presswork，plastic，paint，biosensorandSOon．Atthesametime，withthedevelopmentofindustrialproduction，moreandmoreconsumerandresearcherhaveclosecontactwimthesep

8、articles．AltoughtraditionaltitaniumdioxideWasdeterminedtobesafe，ithasbeendiscoveredthatthebiologicaleffectofultrafinetitaniumdioxidemightbedifferenttothatoftraditionaltitaniumdioxide．Firstly,asf