纳米材料的毒性效应
摘要：本文就纳米材料对细胞、水生生物、陆生生物的毒副作用作一综述。
关键词：纳米材料； 水生生物； 陆生生物；毒性效应
一、文献综述
引言
纳米作为一种新型的材料，随着其飞速发展已成为世界科学发展的三大支柱之一，目前不仅在环境和生物医学领域已有大量的基础研究成果，而且具有广泛的应用前景。纳米材科的发明及使用在世界上的影响范围是非常大的，且引起了生产领域的重大变化。碳纳米材科作为纳米材料的一种, 由于其独特的物理特性和化学特性，在生物学领域的应用研究非常的广泛，同时，碳纳米材科的使用有效的促进了生物学领域的发展，为人类的生产生活带来了重大的变革。
但是，纳米材料作为一种人类后天发明的高新技术，小的纳米粒子因为流动性好可以被生物体的皮肤吸入、摄入或吸收，由体液携带，他们可以很容易到达活细胞，穿过细胞膜，诱导细胞损伤。大的纳米粒子进入并沉积到微生物细胞内产生癌变或者致畸，具备基因毒性影响微生物细胞的繁殖，影响细胞内的蛋白质的正常表达；通过切割破坏微生物细胞膜结构或通过氧化应激破坏了生物膜结构，产生细胞损伤，导致死亡。在分子水平上，光活化的纳米粒子可能会导致重要的生物分子如DNA和蛋白质的显著损伤。因此，某些类型的纳米粒子可能在未来表现出明显的环境和健康的风险。本文通过归纳总结纳米材料对各种生物的毒副作用作一综述。
1.纳米材料对细胞的毒性效应
大量研究表明，多种纳米材料具有细胞毒作用，可诱导细胞死亡。一般来说，纳米材料进入细胞需要先穿越细胞膜，通过被动扩散或内吞作用，在细胞中释放、扩散并分布在细胞质或多种细胞器中。在此过程中，纳米材料可能会生成活性氧导致氧化应激，聚团沉淀，或形成相应的离子（如金属氧化物）破坏细胞器或细胞结构，并与生物大分子及其他分子相互作用，影响细胞正常功能，造成毒性损伤，导致细胞死亡。
1.1氧化应激途径
近年来研究发现，损害抗氧化系统和氧化应激是纳米材料诱发凋亡的主要机制。细胞超氧化物歧化酶催化超氧阴离子自由基转化为过氧化氢，过氧化氢酶将过氧化氢转化为水，谷胱甘肽（GSH）是机体重要的抗氧化剂和ROS，从而把机体内有害的毒物转化为无害的物质[1]。清除剂纳米材料可能通过产生大量的ROS引起氧化应激。如Yang X等人[2]通过研究用ZnO纳米颗粒灌胃90天后的小鼠的血液和肝脏组织，发现ZnO纳米颗粒通过ERS和氧化应激途径使小鼠肝细胞发生凋亡。Erriquez J等人[6]通过研究TiO2-NPs对背根神经节（DRG）感觉神经元和卫星神经胶质细胞的影响，发现TiO2纳米颗粒可以产生ROS产生氧化应激使细胞凋亡。Niska K等人[5]发现CuO纳米颗粒作用于小鼠海马趾细胞HT22，可呈时间-浓度依赖性下调谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽转移酶的活性以及谷胱甘肽的表达，破坏抗氧化系统，导致大量ROS聚集，引起Bax/Bcl-2比值增高，导致凋亡。同样，Fe2O3[7]纳米颗粒也可通过产生ROS诱导细胞凋亡。
