纳米物质遗传毒作用特征的研究

The study focuses on the significant problem whether the nanomaterials can be evaluated the characteristics of genotoxicity sufficiently using the current genotoxic testing methods or not. While it is nearly impossible to provide persuasive proof by the current study. Thus, our research is aimed to conduct comparative analysis of characteristics of genotoxicity for normal dimension and nano-dimension of the same material using cytokinesis-block micronucleus cytome assays which covers the potential mechanisms of actions for nanomaterials and can be applied to investigate the characteristics of genotoxicity for nanomaterials from many genetic end-points. Furthermore, characteristics of genotoxicity for representative nanomaterials of different types are thoroughly investigated using the above method, meanwhile the relationship between the physiochemical characters of nanomaterial and its genotoxicity are exploited to reveal the potential characteristics of genotoxicity. The study can thoroughly and adequately reveal the possible genotoxic mechanisms of actions and its characteristics, so it can provide scientific basis to solve the important problem whether the nanomaterials can be sufficiently evaluated the characteristics of genotoxicity with current genotoxic testing system. Therefore, it is worthy to be conducted theoretically and practically.

本研究围绕现行方法是否适用于纳米材料遗传毒性的评价这一重要问题，而当前的研究思路难以提供有说服力的依据，提出拟采用可覆盖纳米材料可能的作用机制、从多遗传终点角度研究纳米材料遗传毒作用机制的胞质分裂阻滞法微核细胞组学等试验方法，对同一物质常规尺度与纳米尺度的遗传毒性进行比较研究的方法，对不同类型纳米材料的代表性物质进行深入研究，同时针对纳米材料关注的理化特性表征与遗传毒效应的关系进行研究，以揭示纳米材料的遗传毒作用特征。该研究可较充分、较深入地揭示纳米材料可能的遗传毒作用机制和毒作用特点，从而给现行评价体系是否适用于纳米材料遗传毒性评价这一重要问题的解决提供科学依据。因此，既有理论意义，又有重要的现实意义。

鉴于遗传毒性是纳米物质的特异毒性之一，而作为核心试验的Ames试验似不能检出纳米材料的遗传毒性，现行评价系统是否适用于纳米遗传毒性评价、是否需要构建新的评价体系成为一个急需解决的难题。本项目从覆盖纳米材料可能的作用机制角度和从多遗传终点角度，选择胞质分裂阻滞法微核细胞组学等试验方法较系统地揭示了不同类型（金属及其氧化物类、聚合物类、量子点、含碳类）纳米材料代表物在纳米尺度与常规尺度材料、不同理化特性纳米材料（复合物类量子点、核型量子点、核-壳型量子点、合金量子点、不同荧光发射波长量子点；五种树枝状聚合物纳米材料：聚丙烯亚胺树枝状大分子，4胺基，1代、聚酰胺-胺树枝状大分子，乙二胺核，5代溶液、2,2-二羟甲基丙酸聚酯树枝状大分子，16羧基，1胺、超支化2,2-二羟甲基丙酸聚酯，64羟基，4代、聚乙二醇树枝状大分子，16乙炔基，3代）的遗传毒作用特征（包括剂量和时间）；量子点硫化镉与丝裂霉素C（MMC）、纳米氧化锌的联合遗传毒性；新建立了鼠伤寒沙门氏菌(Ames试验菌株)彗星试验方法，揭示了不同类型纳米材料代表物对鼠伤寒沙门氏菌的DNA损伤作用，间接证实纳米材料可透过细菌细胞壁和细胞膜；采用大鼠多器官细胞共培养和人源多器官细胞系培养方法，在同一培养条件和剂量下比较了不同纳米材料（包括不同尺度）或纳米与常规物质对不同器官细胞的毒性。这些成果为现行评价体系是否适用于纳米材料遗传毒性评价这一重要问题和今后开展纳米遗传毒性的评价提供了重要科学依据；为研究细菌的DNA损伤提供了新的手段；为安全性评价中试验体系和方法的选择提供了新的依据。