摘要：納米SiO2作為一種新型的熱門材料，在建筑、涂料、醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)應(yīng)用廣泛。同時它也會引起體外細胞毒性，導(dǎo)致細胞氧化應(yīng)激、細胞膜損傷，最終促使細胞凋亡、壞死。本文結(jié)合國內(nèi)外文獻，從細胞角度對納米SiO2的毒性進行研究，著重分析納米的毒性影響因素及毒作用機制。

關(guān)鍵詞：納米SiO2 氧化應(yīng)激 細胞凋亡 線粒體損傷

納米二氧化硅（silica particles SiO2）是目前應(yīng)用最為廣泛的納米材料之一，在建筑、涂料、醫(yī)療衛(wèi)生及化妝品等眾多行業(yè)具有十分廣泛的應(yīng)用，是目前研究的熱點之一。納米SiO2粒徑通常為20～ 60nm，化學(xué)純度高，分散性能好，比表面積大[1]，對動物和細胞都會造成一定的毒性損害。本文從細胞方面闡述納米SiO2毒作用影響因素以及對細胞的毒作用影響，總結(jié)以往研究經(jīng)驗及不足，為今后納米SiO2毒理學(xué)的研究提供新的思路。

1、納米SiO2毒作用影響因素

1.1粒徑

粒徑是影響納米SiO2毒性的一個重要因素。納米SiO2可以進入細胞質(zhì)中，而微米SiO2只能存在于細胞外，SiO2的粒徑?jīng)Q定SiO2顆粒物是否能進入細胞及在細胞內(nèi)的分布，納米SiO2對細胞遺傳毒性比微米SiO2嚴重[2]。

1.2暴露濃度和時間

暴露于納米SiO2的時間和濃度不同，對細胞的毒性也不同。雖然目前并沒有確切的證據(jù)表明納米SiO2會引起人體的損傷，但細胞實驗表明，我們在職業(yè)性接觸納米SiO2時，一定要做好防護，注意接觸納米SiO2的時間和濃度，以免造成毒性損害。

1.3靶細胞

由于細胞結(jié)構(gòu)、功能的不同，導(dǎo)致靶細胞對納米SiO2的敏感性有一定的差距。納米SiO2對細胞的損傷程度很大程度上取決于細胞的類型。所以，在選用納米SiO2作為藥物的載體之前，必須明確作用器官、組織或靶細胞與納米SiO2之間的相互作用及其敏感性，以防發(fā)生毒性損傷。

1.4表面電荷

納米SiO2的毒性與其表面電荷也有一定的關(guān)系。納米SiO2可通過細胞內(nèi)吞進入細胞內(nèi)，帶正電荷且粒徑較大（>100nm）的介孔納米SiO2更容易被細胞攝取，對細胞造成損害。

1.5培養(yǎng)條件

納米SiO2進入含血清培養(yǎng)基或血液等環(huán)境時會形成蛋白冠結(jié)構(gòu)，影響其毒性，磁性介孔納米SiO2在胎牛血清中形成的蛋白冠對HepG2細胞造成的損害比在人血清中形成的蛋白冠對該細胞的損害更嚴重。

2、納米SiO2與細胞毒性機制

2.1納米SiO2與細胞膜損傷

細胞膜是保護細胞的第一道屏障。乳酸脫氫酶（LDH）是一種穩(wěn)定的細胞質(zhì)酶，存在于正常細胞的細胞質(zhì)中，細胞膜受損時，LDH即被釋放到細胞外。通過LDH實驗發(fā)現(xiàn)12nm的SiO2可使小鼠的RAW264.7巨噬細胞細胞的細胞膜受到破壞，呈劑量-效應(yīng)關(guān)系。

2.2納米SiO2與細胞氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激可導(dǎo)致人體多種疾病的發(fā)生，例如心血管、肝臟和呼吸系統(tǒng)等疾病。氧化應(yīng)激也是納米材料導(dǎo)致細胞毒性的一個重要方面。正常情況下，細胞內(nèi)的活性氧（ROS）水平處于穩(wěn)態(tài)，機體受到損害時會產(chǎn)生過量的ROS導(dǎo)致機體產(chǎn)生氧化損傷。細胞中的抗氧化酶，如超氧化物歧化酶（SOD），過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽（GSH），它們協(xié)同作用，防止氧化損傷的發(fā)生[3]。人臍靜脈內(nèi)皮細胞暴露于納米SiO2 24小時后，會產(chǎn)生ROS，該暴露存在劑量-效應(yīng)關(guān)系。

2.3納米SiO2與線粒體損傷

線粒體在細胞新陳代謝中起重要作用，納米SiO2進入細胞后可聚集在細胞線粒體內(nèi)，對細胞功能造成損傷。線粒體是產(chǎn)生ROS的主要部位，也是受到ROS損傷最嚴重的細胞器。納米SiO2作用于細胞后，可以增加線粒體ROS的生成，而過量ROS會改變線粒體的成分，包括線粒體DNA和蛋白質(zhì)，導(dǎo)致線粒體損傷，加劇ROS的產(chǎn)生，形成惡性循環(huán)。

2.4納米SiO2細胞凋亡

納米SiO2處理人支氣管上皮細胞（16 HBE）后，可引起該細胞凋亡。粒徑為10-20nm的SiO2作用于A549細胞后，細胞的早期、晚期凋亡率均受到影響。然而也有研究表明，納米SiO2單獨作用于A549細胞，并不會導(dǎo)致該細胞的毒性損傷，但當(dāng)納米SiO2和醋酸鋁共同作用于A549細胞時，會引起該細胞凋亡，與線粒體產(chǎn)生的ROS有關(guān)。

2.5納米SiO2與DNA損傷

關(guān)于納米SiO2遺傳毒性的研究很少。DNA甲基化可以改變基因序列使基因表達發(fā)生變化，是很常見的表觀遺傳機制。A549細胞暴露于納米SiO2后，DNA受到損傷，細胞分布周期發(fā)生改變[4]。

但是部分研究表明，納米SiO2對個別細胞不存在毒性作用。眼部藥物傳遞一直是個難題，納米材料因其粒徑小有望應(yīng)用在眼部藥物傳遞方面，但納米材料對眼表細胞的毒性損傷并不清楚。粒徑在150nm以內(nèi)的SiO2，在濃度為100ug/ml時，對人角膜上皮細胞無毒性。并且單分散無孔納米SiO2作用于人角膜基質(zhì)細胞后，并沒有對細胞造成損傷。這兩個研究對納米材料在眼部藥物應(yīng)用方面具有重要意義。

另外，納米SiO2可能會緩解某些細胞受到的毒性。大鼠細胞單獨暴露于鎘后，細胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)受到了嚴重的損害，而同時暴露于納米SiO2和鎘后，細胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)可以保持完整。納米SiO2可以抑制鎘在細胞內(nèi)的擴散，并且納米SiO2可以抑制鎘轉(zhuǎn)運蛋白，使鎘的吸收降低。

【總結(jié)】 納米材料的類型十分豐富，不同的納米材料對細胞的毒性不盡相同，同一種納米材料也會對細胞造成不一樣的毒性損傷。所以對納米材料的毒性研究還需要進一步深入，以便將納米材料更好的應(yīng)用于人類的生活生產(chǎn)中。

參考文獻：

[1]張金波，宋漢君，周子靖，et al. 納米二氧化硅和納米氧化鋅顆粒對人肝癌細胞的毒性作用 [J]. 環(huán)境與健康雜志，2017，34（4）：317-20.

[2]趙光強，黃云超，李光劍，et al. 納米二氧化硅在人支氣管上皮細胞內(nèi)的亞細胞分布和遺傳毒性 [J]. 中國肺癌雜志，2013，16（3）：117-24.

[3]李光劍，黃云超，趙光強，et al. 納米二氧化硅對BEAS-2B細胞的毒性研究 [J]. 毒理學(xué)雜志，2015，3）：184-90.

[4]孫悅，劉嘉褀，王路，et al. 納米二氧化硅對A549細胞的毒性作用 [J]. 環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2017，34（6）：536-41.