不同形貌、粒径及蛋白修饰的纳米二氧化钛在细胞内的胞吞、胞排及其机理研究

Titanium dioxide is one of the nanomaterials which are widely applied in many fields. We employ the neural stem cells (C17.2), gastric epithelial cell line（GES-1） and normal human skin fibroblast cell lines (CRL-1474) as three kinds of cell models to study the effects on the endocytosis and exocytosis of titanium dioxide nanoparticles in different shape, size and modification. We put research emphasis on discovering the law of titanium dioxide nanoparticles effects on exocytosis and related mechanism. The study results of this project would systematically answer the fate of titanium dioxide nanoparticles on cellular and molecular level for the first time once the nanoparticles inside our body. The answer of this scientific question can boost the confidence of our country and even the world people in nano products and will help to promote development of nanotechnology of our country.

纳米二氧化钛是目前应用最广泛的纳米材料之一，本课题以神经干细胞(C17.2)、人胃粘膜细胞(GES-1)、正常人体皮肤成纤维细胞(CRL-1474)为细胞模型，系统研究粒径、形状、表面修饰等因素对纳米二氧化钛在细胞内的跨膜、定位、转运、清除的影响，揭示纳米二氧化钛的性质对其跨膜、细胞定位、转运及清除的影响规律及其机理，特别是纳米二氧化钛在细胞内的定位、胞排及其机理的研究。本课题的研究结果首次在细胞分子水平，从科学上系统回答了纳米二氧化钛进入人体后的命运这一命题，对于我国乃至全世界纳米二氧化钛的应用都具有非常重要的意义，能够增强消费者对相关纳米产品的信心，进而促进我国纳米科技的良性发展。

纳米二氧化钛是目前应用最广泛的纳米材料之一,本课题以神经干细胞(C17.2), 乳腺癌细胞（4T1)为细胞模型,系统研究粒径、 形状、表面修饰等因素对纳米二氧化钛在细胞内的跨膜、定位、转运、清除的影响,揭 示纳米二氧化钛的性质对其跨膜、细胞定位、转运及清除的影响规律及其机理,特别是 纳米二氧化钛在细胞内的定位、胞排及其机理的研究。.在细胞层次，系统性地阐述了nano-TiO2的毒理学效应，对这类材料的细胞毒性及引起毒性的机理进行了深入探讨。其中细胞毒性研究从细胞表面和细胞内纳米材料引起的毒性来综合评价,机理研究则从细胞表面纳米材料对离子交换及胞排过程的影响出发进行了综合论述。我们模拟细胞表面上粘附的nano-TiO2沉积膜对离子通过的影响，研究发现nano-TiO2沉积并粘附在细胞表面，阻碍营养离子交换过程，模拟研究发现，通过沉积膜后营养离子K+，Ca2+，Na+，Mg2+和SO42-浓度显著降低。纳米材料对离子的吸附和离子表面的水合壳结构强烈影响离子通过纳米沉积膜。胞吞进入细胞的纳米材料可以顺利从细胞内代谢出来，而不引起细胞毒性及正常细胞生理过程。阻碍离子交换和干扰胞排过程是细胞表面过量nano-TiO2引起细胞毒性的主要原因。.本课题的研究结果首次在细胞分 子水平,从科学上系统回答了纳米二氧化钛进入人体后的命运这一命题,对于我国乃至 全世界纳米二氧化钛的应用都具有非常重要的意义,能够增强消费者对相关纳米产品的 信心,进而促进我国纳米科技的良性发展。