功能纳米材料毒性和安全性的有效筛选方法及作用机制的基础研究

Nanomaterials have been known as the 21st century's most promising new materials. Compared to the rapid development of synthesis and applications of nanomaterials, to our best knowledge, the research on the toxicity of nanomaterials is still in the primary stage. So it is very urgent to found the method to evaluate the toxicity, and further to search for the toxic effects and mechanism of these materials. In the present project, we would devote ourselves to study the toxicity and safety of nanomaterials as the starting point, using both of the chemoinformatics and the experiment methods at the molecular level. The aims are to improve experimental methods, to develop new methods of screening nanomaterials.

纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料。相比纳米材料合成和应用技术的飞速发展，目前对纳米材料的毒性和安全性的研究还处于初级阶段，缺乏方法学的积累，毒性效应的全面研究和毒性机理的深入探讨。课题拟以纳米材料的毒性和安全性为切入点，采用化学信息学手段，并结合实验研究，探讨纳米材料毒性的评价和潜在作用机制的理论方法；在分子水平上研究纳米材料与生物分子的相互作用，及其对生物分子结构和功能的影响。研究旨在完善实验方法 的不足，发展筛选纳米材料毒性的新方法，形成描述某些代表性纳米功能材料毒性的作用机制的系统方法。研究成果整体有望形成某些纳米材料的有效合成和合理利用方面的关键理论技术支撑。

为了对纳米材料的毒性和安全性的进行合理的评价，从分子水平上了解功能纳米材料的毒性，本项目从两方面着手，一是用化学信息学的方法对已有纳米材料的毒性进行分类和预测研究；二是从实验手段来证明某些功能纳米材料的毒性和安全性。在实际项目进行中，选择性对有机纳米材料和无机纳米材料做了具体研究，建立了某些有机纳米材料的分类和无机纳米材料毒性或性质的预测研究；同时实验也揭示了基于微生物细胞与无机物(含纳米粒子)之间的电荷传递所导致的一种普遍的细胞毒性机制，证实无机物质(含纳米粒子）催化氧还原生成羟基自由基等活性氧物种的能力是导致不同无机物种细胞毒性差异化的主要原因。本项目的实施，对深入了解纳米材料毒性机制提供了方法和帮助。