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技術生物所在納米材料亞細胞響應機制研究方面取得進展

作者:王娟    新聞來源:    發布時間:2019-08-21

納米氧化鋅(ZnO NPs)和納米二氧化钛(TiO2 NPs)是最早實現商業化生産、産量最高、需求量最大、應用最廣的兩種金屬氧化物納米材料。ZnO NPs和TiO2 NPs的生産和使用範圍之廣,導致其在環境中的釋放逐漸上升,並不可避免的受到環境介質的影響,進而發生理化性質與賦存狀態的改變,從而對人類健康以及生態環境産生潛在危害。

近期,技術生物所許安研究員課題組以人與中國倉鼠雜交AL細胞爲研究模型,在典型納米金屬氧化物(ZnO NPs和TiO2 NPs)水體老化過程中賦存狀態影響其遺傳毒性的機制研究方面取得進展。相關成果分別被毒理學領域期刊Toxicological Sciences和环境领域期刊Journal of Environmental Sciences接收發表。

該課題組經研究發現,可溶性金屬氧化物納米材料ZnO NPs在水環境老化過程中能夠誘導哺乳動物細胞的細胞毒性減弱但遺傳毒性增強;深入探究ZnO NPs在水環境老化過程中誘導該毒性差異的細胞生物學機制,結果表明,原始態ZnO NPs通過誘導線粒體超微結構損傷(包括線粒體的空泡化與線粒體脊損傷)以及線粒體膜電位改變,從而誘導線粒體介導的細胞凋亡水平升高;而老化態ZnO NPs通過誘導AL細胞胞內ROS水平升高,從而激活內質網應激信號通路,進而導致DNA雙鏈斷裂以及基因突變的發生。不同于可溶性的金屬氧化物ZnO NPs,非可溶性的金屬氧化物TiO2 NPs在老化過程中未發生顯著的毒性效應變化,但TiO2 NPs可粒徑依賴性誘導哺乳動物細胞産生毒性效應,即粒徑越小其誘導的細胞毒性越大,而遺傳毒性越小,且線粒體在TiO2 NPs誘導的劑量依賴性的毒性效應中起著不可缺少的重要作用。

該研究爲揭示納米材料進入水環境後賦存狀態與遺傳信息不穩定性之間的構-效關系提供了新的線索與思路;對于全面准確評估納米材料及其相關産品在生命周期中的環境健康風險,促進納米産業健康和可持續發展具有重要意義。

文章鏈接:

https://academic.oup.com/toxsci/advance-article/doi/10.1093/toxsci/kfz132/5512481? guestAccessKey=be3624fe-d55f-45ea-bcbe-0f1497087874

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1001074219311970