国家重大科学研究计划项目“生物医学纳米材料对血细胞作用的研究”工作进展与讨论

纳米材料对血液免疫功能细胞的作用及其在白血病免疫治疗中的新方法研究

中国医学科学院基础医学研究所 许海燕 教授


银纳米棒对NIH3T3成纤维细胞的毒性作用机制研究

银纳米颗粒具有优异的抗菌性能,近年来在创伤辅料、医疗器械、以及食品包装、化妆品和家用电器中作为添加剂而得到越来越多的应用;也有研究报道银纳米颗粒对肿瘤细胞的杀伤作用。与此同时,银纳米颗粒对哺乳类细胞也表现出明显的毒性;大量研究指出,银纳米颗粒可以通过诱导ROS的产生而介导细胞毒性效应。但是,银纳米颗粒引起ROS产生的机制却并不清楚。许海燕教授实验室与国家纳米中心吴晓春教授实验室合作,以尺寸和形状均一的银纳米棒(AgNRs)作为银纳米颗粒的模型,研究其对成纤维细胞NIH3T3的毒性作用机制。

研究发现,进入细胞内的AgNRs数量却很少,但是随着银纳米颗粒浓度的增加,细胞膜表面出现了明显的粗糙、多孔、以及皱缩现象。进一步的研究表明,AgNRs主要通过释放出游离的Ag+而引起细胞膜的氧化损伤;细胞膜的氧化损伤导致了与其紧密相连的细胞骨架的解聚,使细胞内吞能力下降;另一方面引起细胞内的Ca2+过载,进而引起细胞内ROS的上升,导致细胞线粒体膜电位的变化,引起细胞凋亡。上述研究结果发表在RSC advances杂志。


图1. A:AgNRs引起细胞膜的损伤;B:AgNRs诱导细胞内Ca2+过载;C:AgNRs导致细胞内ROS的增加;D:AgNRs引起细胞凋亡。


图2. AgNRs引起NIH3T3细胞毒性的机制示意图。MMP:线粒体膜电位