Toxicidad dosis-dependiente de la actividad fotosintéticaToxicidad dosis-dependiente de la actividad fotosintética. Antecedentes: Con el rápido desarrollo de la nanotecnología y la aplicación generalizada de nanomateriales, las personas están cada vez más expuestas a diversos nanomateriales y nanopartículas. Sin embargo, debido a que las nanopartículas tienen efectos de tamaño pequeño, efectos de superficie, efectos de escala cuántica y efectos de túnel cuántico macroscópico que las partículas ordinarias no tienen, exhiben propiedades térmicas, ópticas, eléctricas, magnéticas, catalíticas, sensibles y otras que son diferentes de los materiales convencionales. Cuando ingresan al entorno ecológico y a los organismos vivos, pueden causar efectos biológicos especiales que son diferentes a los de las partículas ordinarias, y no todos los nanomateriales tienen la misma toxicidad. Su toxicidad se ve afectada por muchos factores inciertos, como el tamaño de las partículas, la forma o estructura, las propiedades de carga superficial, el área de la superficie y la composición química de las nanopartículas. Estos factores plantean desafíos para la evaluación de la seguridad de los nanomateriales. de sustancias macroscópicas Los resultados y métodos de la evaluación pueden no ser aplicables a los nanomateriales. Las investigaciones muestran que las nanopartículas pueden ingresar al cuerpo a través de múltiples vías, como el tracto respiratorio, la piel, el tracto digestivo, etc. , no solo puede causar daños a diversos tejidos y órganos de animales de experimentación, sino que también puede causar efectos tóxicos en organismos en múltiples niveles, como el nivel animal general, el nivel celular, el nivel subcelular, las proteínas y los genes. Sus efectos negativos también pueden ser integrales, incluyendo toxicidad pulmonar como asma, enfisema y fibrosis pulmonar, toxicidad cardiovascular, neurotoxicidad, toxicidad cutánea, embriotoxicidad, mutación genética, etc. Sin embargo, existen pocos informes sobre la inmunotoxicidad de los nanomateriales. Este estudio utilizó un método de infusión traqueal sin exposición para estudiar los efectos tóxicos de la nanoplata, el óxido de nanozinc y el dióxido de nanotitanio en la inmunidad del tracto respiratorio y la inmunidad general en ratas, y exploró preliminarmente los efectos tóxicos de los tres nanomateriales en los macrófagos alveolares de las ratas. proporciona una base científica para futuras investigaciones sobre el mecanismo de acción y la evaluación de los efectos tóxicos de las nanopartículas después de que ingresan al cuerpo a través del tracto respiratorio. Contenidos de la investigación: (1) Estudiar los efectos tóxicos generales de tres nanomateriales; (2) Estudiar los efectos inmunotóxicos de tres nanomateriales en el tracto respiratorio de ratas; (3) Estudiar los efectos inmunotóxicos generales de tres nanomateriales en ratas; Estudio sobre los efectos tóxicos de tres nanomateriales en macrófagos alveolares de rata. Métodos de investigación: (1) Preparación y caracterización de parámetros de la suspensión de contaminación de nanomateriales: seleccione tres nanomateriales típicos, a saber, nanoAg, nanoTiO2 y nanoZnO, y use suero de ternera recién nacido para preparar la suspensión de nanopartículas. Observe el estado de dispersión de las nanopartículas. (2) Evaluar los efectos tóxicos generales de tres nanomateriales a través de experimentos con animales completos: se expusieron ratas Wistar macho a una infusión intratraqueal y se dividieron en un grupo de control de suero de ternera, 17,5 mg·kg-1, grupo de dosis alta, 3,5 mg·kg-1 grupo de dosis baja, instilada una vez cada dos días. Observe los cambios en el peso corporal, los coeficientes de órganos del hígado, el riñón, el timo y el bazo, y los cambios patológicos en el tejido hepático. La respuesta oxidativa del cuerpo se refleja midiendo las actividades de la superóxido dismutasa (SOD), el glutatión reducido (GSH) y el contenido de malondialdehído (MDA) y óxido nítrico (NO) en el homogeneizado hepático y el nivel de excitación periférico. (3) Experimentos con animales completos para estudiar los efectos de tres nanomateriales sobre la inmunidad respiratoria y la inmunotoxicidad general en ratas: detectar cambios histopatológicos en el tejido pulmonar y los órganos inmunes, el bazo y el timo, que reflejan cambios sustanciales en los principales órganos y sistemas inmunológicos mediante la detección de la actividad de SOD; y los contenidos de GSH, MDA y NO en los homogeneizados de BALF, bazo y timo, se reflejan los niveles de estrés oxidativo en el tejido pulmonar y los órganos inmunes. Al detectar las citocinas interleucina-1 (IL-1), interleucina-6 (IL-6), proteína inflamatoria de macrófagos-2 (MIP-2) y factor de necrosis tumoral-α en el contenido de homogeneizados de tejido pulmonar (TNF-α), y observe su impacto sobre la función inmune respiratoria. Se utilizó inmunohistoquímica para detectar cambios en los subconjuntos de linfocitos T de sangre periférica y sus efectos sobre la función inmune celular. Al detectar el recuento diferencial de células de sangre periférica en ratas y los niveles de citocinas IL-1, IL-6, interferón γ (INF-γ) y TNF-α en suero, se afectó la función inmune general de las ratas. (4) Los efectos tóxicos de los nanomateriales en los macrófagos alveolares de ratas se estudiaron mediante experimentos con células in vitro: se prepararon suspensiones con tres nanomateriales y las concentraciones, de mayor a menor, fueron 200, 100, 50, 25, 10, 5, 2,5 μg/ ml, las células AM fueron envenenadas durante 2 a 3 días respectivamente. A través del experimento de fagocitosis rojo neutro se estudió el efecto de los nanomateriales sobre la fagocitosis celular y el efecto de la reacción sobre la capacidad de defensa no específica de las células.

Resultados: 1 Estudio experimental general a nivel animal (1) Efectos tóxicos generales: los tres nanomateriales pueden reducir significativamente el peso corporal de las ratas en comparación con el grupo de control, pero no tienen un impacto significativo en los coeficientes de los órganos del hígado, riñón, bazo y timo. Provoca cambios patológicos en el tejido del hígado de rata e induce inflamación del tejido hepático. Los resultados del daño oxidativo mostraron que los tres nanomateriales podrían reducir significativamente la actividad de SOD y el contenido de GSH en el homogeneizado de hígado, y aumentar significativamente la concentración de MDA. El contenido sérico de GSH en los grupos de dosis alta y baja de nanoóxido de zinc y el grupo de dosis alta de nanoplata disminuyó significativamente, los niveles de MDA y NO aumentaron significativamente y la actividad de SOD disminuyó significativamente. (2) Inmunotoxicidad respiratoria: los tres nanomateriales pueden inducir inflamación pulmonar en ratas, lo que lleva a la destrucción de la estructura alveolar, la proliferación de tejido fibroso y la formación de pequeños abscesos. Los resultados experimentales muestran que, en comparación con el grupo de control, los tres nanomateriales son todos; puede reducir significativamente la actividad de BALF SOD (excepto el dióxido de nanotitanio) y el contenido de GSH, y aumentar significativamente las concentraciones de MDA y no. Los resultados de las pruebas de factores inflamatorios mostraron que, en comparación con el grupo de control, los contenidos de TNF-α (excepto el grupo de dosis baja de dióxido de nanotitanio y nanoplata), MIP-2 (excepto dióxido de nanotitanio) e IL-6 aumentaron significativamente en el grupo. grupo de nanoplata, mientras que los niveles de IL-6 fueron significativamente más altos en el grupo de nanoplata -1 no tiene ningún efecto. Se comparó la inmunotoxicidad respiratoria de tres nanomateriales. Los resultados muestran que el nanoóxido de zinc y la nanoplata son más tóxicos, mientras que el nanodióxido de titanio es relativamente débil. (3) Efectos inmunotóxicos generales: el número total de glóbulos blancos en el grupo de nanoóxido de zinc en dosis altas aumentó significativamente, el número de monocitos en el grupo de dosis baja disminuyó significativamente, el número total de glóbulos blancos y linfocitos en otros grupos disminuyeron y los granulocitos en cada grupo de exposición mostraron una tendencia a la baja. Hubo diferencias significativas entre los grupos de dosis bajas de zinc y dióxido de nanotitanio. Los tres nanomateriales pueden reducir las células T auxiliares (CD4+) y aumentar las células T supresoras (CD8+) en la sangre periférica de ratas, y luego la proporción CD4+/CD8+ es significativamente menor que la del grupo de control. Los resultados del daño oxidativo mostraron que, en comparación con el grupo de control, el contenido de GSH en el homogeneizado de bazo y timo de los grupos de dosis alta y baja de nanoóxido de zinc se redujo significativamente. El contenido de MDA en el homogeneizado de bazo de cada grupo de envenenamiento aumentó significativamente, y el contenido de MDA en el homogeneizado de timo del grupo de nanoóxido de zinc en dosis altas y de los grupos de nanoplata en dosis altas y bajas aumentó significativamente. La actividad SOD del homogeneizado de timo en los grupos de óxido de nanozinc en dosis altas y bajas y en el grupo de nanoplata en dosis altas se redujo significativamente, y la actividad SOD del homogeneizado de bazo se redujo significativamente. Los resultados de los factores inflamatorios mostraron que, en comparación con el grupo de control, a excepción de los grupos de dosis bajas de nanoóxido de zinc y nanoplata, el contenido de IL-1 en el suero aumentó significativamente. El contenido de IFN-γ en los grupos de nano-plata y nano-dióxido de titanio en dosis altas disminuyó significativamente; el contenido de TNF-α en el grupo de nano-plata en dosis bajas aumentó significativamente, mientras que el contenido de TNF-α en las dosis altas. El grupo de nanoplata y los grupos de nanoóxido de zinc y nanodióxido de titanio en dosis bajas disminuyeron significativamente. Se comparó la inmunotoxicidad sistémica de tres nanomateriales. Los resultados muestran que el nanoóxido de zinc es el más tóxico, seguido de la nanoplata, y el nanoóxido de titanio es relativamente débil. 2. Estudios experimentales in vitro a nivel celular (1) Morfología de AM: las células de AM en el grupo de control tenían una morfología normal y un citoplasma claro. Las células del grupo envenenado se deformaron en diversos grados, volviéndose redondas y flotantes, los núcleos eran picnóticos, se formaron muchas vacuolas en las células y las protuberancias celulares y los pseudópodos se redujeron significativamente o incluso desaparecieron. La cantidad de partículas en el citoplasma aumenta, la transparencia disminuye y las nanopartículas se distribuyen en el espacio intercelular y en la superficie celular, lo que tiene un impacto significativo en el crecimiento y el metabolismo celular, lo que lleva a una reducción significativa en el número de células viables. . (2) Tasa de supervivencia celular: después de 24 horas de exposición, excepto por el nivel de dosis de nano-dióxido de titanio de 5 μg/ml, la actividad de las células AM disminuyó significativamente a 5 ~ 200 μg/ml, y su toxicidad aumentó con el aumento de la dosis. y la ampliación del tiempo de exposición. Después de 24 horas, la actividad de las células AM en cada grupo de exposición tendió a disminuir lentamente y gradualmente entró en la fase de meseta. Entre ellas, la actividad de las células AM en el grupo nano-ZnO disminuyó de manera más significativa, seguida por la nano-plata. Después de 24 horas de exposición a nanopartículas, la actividad de LDH en el sobrenadante del cultivo celular de cada grupo de exposición fue mayor que la del grupo de control. Los niveles de dosificación de nanoóxido de zinc y dióxido de titanio fueron significativamente mayores que los del grupo de control a las 25 horas. ~ 100 μg/ml, mientras que los niveles de dosis de nanoplata fueron significativamente más altos que los del grupo de control. La dosis de 10 μg/ml fue significativamente mayor que la del grupo de control, y ambas dependieron de la dosis. (3) Función de fagocitosis celular: al nivel de dosis de 10 ~ 100 μg/ml, la función de fagocitosis del rojo neutro en cada grupo de exposición fue significativamente menor que la del grupo de control y disminuyó con el aumento de la dosis de exposición. También existen diferencias entre los grupos de exposición a nanomateriales. La función fagocítica de las células AM es de fuerte a débil: grupo de exposición a nano-Ag, grupo de exposición a nano-ZnO, grupo de exposición a nano-TiO_2.