纳米银颗粒內吞和外排机制初探

Due to the unique antimicrobial properties, nano silver is used in food containers and medical instruments. However, in recent years, US and Due to the unique antimicrobial properties, nano silver is used in food containers and medical instruments. However, in recent years, US and European Union have prohibited containing nano silver in food containers. China FDA also has suspended the approval of medical dressing containing nano silver. The main reasons that the applications of nano silver are hindered are its special characteristics (the high special surface area, the high reactive behaviors and so on) and uncertain biosafety factors from small sizes. Especially, the metabolic pathway (uptake and excretion) of nano silver with small sizes may be different from that of silver ions. Thus, nano silver has some unknown bioeffects. This proposal will explore the pathways of cellular uptake and excretion for different sizes of silver nanoparticles in vitro and in vivo by bio-TEM, ICP-MS and RNAi. That would be helpful to elucidate the possible molecular mechanism of cellular uptake and excretion for silver nanoparticles and provide validated basic data for the application of nano silver.

纳米银材料具有广谱抗菌性能而应用于食物器皿和医疗器械中。但是近几年，美国、欧盟都已叫停纳米银在食物器皿中的使用，中国药监局也暂停了含纳米银敷料的审批。纳米银材料应用受阻的主要原因是其特殊性质（如高比表面积、高反应活性等）以及小尺寸带来的生物安全性不确定因素，特别是纳米银的尺寸比较小时，其在体内的代谢途径（即摄入排出途径）可能和银离子有显著差别，从而带来与银离子不一样的未知生物效应。本项目针对这一重要问题，使用生物透射电镜、ICP-MS、RNAi等方法，在细胞层次以及小鼠体内深入研究不同尺寸纳米银颗粒的內吞外排过程，进一步揭示纳米银颗粒內吞外排途径的可能分子机制，为纳米银的应用提供基础数据。

纳米银材料具有广谱抗菌性能而应用于日常生活中，特别是食物器皿、纺织品以及医疗器械等。但是由于纳米材料特殊的性质，纳米银的生物安全性一直是人们担心的问题。本项目旨在研究纳米银材料的内吞外排以及体内蓄积的过程。通过TEM以及ICP-MS的方法研究黑色素瘤细胞系B16对于不同粒径的纳米银颗粒内吞后的细胞定位以及内吞和外排的效率差异。通过加入特异性抑制剂研究了不同粒径的纳米银颗粒的内吞外排途径。这些结果为研究纳米银的基础生物学效应机制，提供非常重要的参考数据。本项目将纳米银的吸收效率研究拓展到3D皮肤模型，进行了2D细胞系和3D皮肤模型对于纳米银颗粒各种生物学效应包括透皮效率的差异比较研究。结果表明3D模型模拟了人的真实皮肤，所以使用3D模型对于纳米材料进行生物安全性评估，实验结果会更为接近体内实验，但又比体内实验周期更短、耗资更小。因此3D皮肤模型可为纳米材料提供更加真实可靠的体外评估方法。此外，还开展了两项相关的体内研究。利用转基因小鼠研究了纳米银材料潜在的致癌性，发现在实验剂量下，纳米银并不具有致癌性。并对纳米银材料展开了长期毒性研究，也首次提示我们，对于纳米银造成的短期生物学效应，机体可通过自我修复功能修复纳米银造成的损伤。因此从长期效应考虑，纳米银虽然蓄积在一些重要的组织脏器中，但其引起的长期毒性或者说永久性损伤可能是十分小的。这两项体内研究，为纳米银材料的生物安全性评价提供了可靠的长期效应基础数据，填补了国内外纳米银研究的空白。也为纳米银材料今后更加广泛的应用，提供了重要的参考。