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论文 【
论文内容】 纳米物质的安全性是当前毒理学新的热点研究领域。
发育毒性是毒理学安全性评价的重要内容之一。
纳米材料与化学成分相同的常规尺度材料相比发育毒作用特征有什么不同用现行的发育毒理学安全性评价方法是否适合评价纳米材料的发育毒性是亟待回答的问题。
本研究选择不同尺度的三种纳米氧化物Nano-TiO2 Nano-SiO2 Nano-ZnO与化学成分相同的常规尺度材料作为受试物通过比较研究从胚胎的生长发育以及组织器官形态分化等角度揭示纳米氧化物的胚胎发育毒性和特点目的是为正确评价纳米材料的发育毒性积累资料、提供依据。
方法:孕8.5d的ICR小鼠脱颈处死分离胚胎采用全胚胎培养whole embryo cultureWEC方法分别进行:①三种纳米尺度Nano-TiO25-10nm60nm90nm和常规尺度TiO2在0.0 50.0 100.0 200.0μg/ml剂量下对小鼠体外胚胎的生长发育影响的比较②四种纳米尺度Nano-SiO215nm30nm50nm100nm和常规尺度SiO2在0.0 50.0 100.0 200.0μg/ml剂量下对小鼠体外胚胎的生长发育影响的比较③三种纳米尺度Nano-ZnO30nm50nm100nm和常规尺度ZnO在0.0 25.0 50.0 100.0μg/ml剂量下对小鼠体外胚胎的生长发育影响的比较。
结果:1.常规尺度TiO2在本试验条件下未观察到明显的发育毒性纳米TiO2剂量达到100--200.0μg/ml时可在镜下观察到卵黄囊表面有纳米颗粒的散在分布而常规TiO2未观察到此现象。
三种不同尺度的Nano-TiO2对小鼠胚胎均具有胚胎毒性和致畸性表现为卵黄囊和胚胎发育迟缓、组织器官形态分化评分降低胚胎形态异常神经管闭合不全、体位翻转不全、体节紊乱、中后脑未发育、脑积水、无后肢芽等从对发育影响的敏感性来看以神经系统的形态分化最敏感在50.0μg/ml下就可受到影响。
随着剂量的增加受影响的器官和组织增加、对发育影响的程度加重在100.0μg/ml以上剂量时可导致小鼠胚胎形态异常在200.0μg/ml剂量时还可引起胚胎死亡。
在200.0μg/ml剂量时对作用不同时间的结果显示随着作用时间的增加对胚胎生长发育的影响加重。
不同尺度的纳米TiO2对胚胎的生长发育有差异对胚胎发育毒性的严重程度从高到低依次为5-10nmTiO2gt60nmTiO2gt90nmTiO2。
2.常规尺度SiO2未观察到明显发育毒性。
不同纳米尺度的SiO2中在100.0μg/ml剂量以上均能导致小鼠卵黄囊直径、颅臀长、头长和体节数等指标和组织器官形态分化指标的评分降低而且50nmSiO2在100μg/ml以上剂量组和15、30、100nmTiO2在200.0μg/ml剂量组均具有致畸性胚胎形态异常器官广泛剂量达到200.0μg/ml 50nm SiO2可导致个别胚胎死亡。
同一尺度随着剂量的增加或同一剂量随着作用时间的增加受影响的器官和组织增多、对发育影响的程度加重。
不同尺度的Nano-SiO2中50nm SiO2相对于15、30、100nm SiO2对胚胎生长发育的损害情况严重且随着剂量的增加表现更明显100nm SiO2的毒性相对最低。
3.常规ZnO未观察到明显的发育毒性。
三种不同尺度纳米ZnO在50.0μg/ml剂量以上均能导致小鼠卵黄囊直径、颅臀长、头长和体节数等生长发育和组织器官形态分化指标的评分降低而且30、50nmZnO在50.0μg/ml以上剂量组和100nmZnO在100.0μg/ml剂量组均具有致畸性和致死性。
同一尺度随着剂量的增加或同一剂量随着作用时间的增加受影响的器官和组织增加、对发育影响的程度加重。
30nmZnO相对于50、100nm ZnO在较低剂量25.0μg/ml下对胚胎生长发育就可观察到损害情况且随着剂量的增加30nmZnO对体外小鼠胚胎生长发育较其它两种尺度更为严重胚胎的死亡率明显高于另外两种尺度三种尺度的纳米ZnO对器官分化的影响和胚胎的死亡率的严重程度从高到低依次为为30nmZnOgt50nmZnOgt100nmZnO。
结论:1.三种纳米和相应常规尺度材料在对体外小鼠胚胎发育毒作用的性质上存在明显差异。
Nano-TiO2、Nano-SiO2和Nano-ZnO对ICR小鼠胚胎均有明显的发育毒性而相应的三种常规尺度材料在同样剂量下均无明显的发育毒性。
2.三种纳米氧化物Nano-TiO2 Nano-SiO2 Nano-ZnO几种不同尺度材料对体外小鼠胚胎发育毒作用的特征是三种纳米尺度材料都具有胚胎毒性和致畸性均随着剂量和暴露时间增加受影响组织器官增多、影响程度加重甚至胚胎死亡呈现明显的剂量--效应关系和时间--效应关系三种纳米尺度材料对组织器官的影响广泛未观察到明显特异的靶器官在对胚胎发育有影响的剂量时对卵黄囊发育也有影响三种纳米材料中以Nano-ZnO的毒性较大30nano-ZnO在25.0μg/ml、50和100nano-ZnO在50.0μg/ml就有明显的发育毒性而不同尺度的Nano-TiO2、Nano-SiO2在100.0μg/ml以上剂量才呈现发育毒性。
3.不同尺度的纳米氧化物对小鼠胚胎发育毒性的大小有差异。
Nano-TiO2和Nano-ZnO随着纳米尺度的变小对体外培养小鼠胚胎的生长发育及组织器官分化的影响加重有较明显的尺度效应。
而Nano-SiO2无明显的尺度效应15、30、50、100nm中以50nm SiO2的毒性最大。
【英文摘要】 Comparing to macro-sizes material nano-sizes material has special physico-chemical characteristics and may lead to changes of biological activity and biodynamics process which might be unknown potential hazards for human health. Nanotoxicology has become a new research fields. Developmental toxicity is an important part of safety evaluation of toxicology. There are two question to be answered: it is suitable for evaluating the developmental toxicity of nanometerials using the existing safety evaluation method And what is the difference in effect of developmental toxicity between nano and macro meterials.Objective: Compared to macro-sizes material with same chemical constituents the aim of this research is to examine the effects of nano materials on embryonic development in view of the embryonic growth and morphological differentiation. The characteristic recognition of developmental toxicity of nano materials on whole embryo cultured in vitro is to be revealed. The results of this experiment is hoped to provide some experimental basis and theoretical basis for safety evaluation.Method: The post-implantation whole embryo cultureWECsystem was used to observe the effects of three nano oxides on cultured mouse embryo in vitro. The isolated ICR mouse embryos8.5 day2-5 somites at organogenesis stage were cultured for 48 hours in immediately centrifugal serumICS with different nano size and concentrationNano-TiO2 Nano-SiO2 Nano-ZnOand the same composition chemical macro material morphodifferentiation of tissues and organs Neubert scoreResults1There is no obvious toxicity observed under the experimental conditions for macro TiO2. It is found that there was distribution of nano particles showing on the surface of the yolk sac under the dose up to 100--200.0μg/m but not found using macro TiO2. Embryotoxity and teratogenicity are generally found under three different nanometers size of TiO2 performance including hypoevolutismus of VYS and embryos the low Neubert′s score morphodifferentiation of tissues and organs of mouse embryosmalformation morphological abnormality of hear small head Dysplasia of auditory system Dysplasia of olfactory system Dysplasia of branchial arch Dysplasia of heart relatively small pericardial effusion rested on heart tube stage ysplasia of neural tube deletion incomplete spontaneous Mini fore limb or no limb bud missing Dysplasia of brain Detardation.. From sensitivity of development perspective morphological differentiation of nervous system is most evident even only under the dose of 50.0μg/ml. More dose more severe effect to organs tissue and development while morphological abnormality for mice embryo under the dose of 100.0μg/ml and death under 200.0μg/ml. In addition the effect to development of embryo became more severe with time. The severity of toxicity of TiO2 of three different nanometers is different. It was shown that smaller size means more severity.2 There is no obvious toxicity observed under the experimental conditions for macro SiO2. But for nanometer SiO2 it could lead to the smaller VYS diametercrown-rump length、head length and segment numbers et al and low Neubert score of morphodifferentiation of tissues and organs of mouse embryos. when the dose exceeding 100.0μg/ml. The teratogenicity would appear for 50nmSiO2when exceeding 100μg/ml. As for 15 30 and 100 nm TiO2 the teratogenicity would appear when exceeding 200.0μg/ml. Morphological abnormality is obvious. Death would appear when the dose exceeded 200.0μg/ml for 50nm SiO2. This phenomenon of damage would be more serious with more dose or longer time. Among of different size of nano SiO2 50nm SiO2 has most toxic and 100nm SiO2 has least toxicity.3 There is no obvious toxicity observed under the experimental conditions for macro ZnO. It was generally found under three different nanometers size of ZnO that there was a decrease in score of VYS diametercrown-rump lengthhead length and segment numbers et al development and morphodifferentiation of tissues and organs of mouse embryos.Teratogenicity and lethality were found under 50.0μg/ml for 3050nmZnO and 100.0μg/ml for 100nmZnO. The damage for organs tissue and development would be more serious when more dose or longer time. It was seen that 30nm ZnO led to more serious damage to embryo development and death than other sizes ZnO. As for performance to organ differentiation and embryonic mortality it was found that 30nm ZnO had the most severe influence and 100nm ZnO had the least influence.Conclusions:1The difference is evident between toxicity performance of three nano materials and macro material. There is an obvious toxicity to ICR mice embryo of nano Nano-TiO2 Nano-SiO2 and Nano-ZnO. But there was no toxicity observed for corresponding macro material under same dose level.2Embryo toxicity and teratogenicity were generally found for three nano materials under different dose level. With more dose and longer time the number organs effected would increase and the damage would be more severe even death. There is an obvious dose-effect relationship and time-effect relationship. The effect led by three nano materials is widely and no target organ with significantly specific variation was observed. The dose which is effective to embryo development is also effective to development of VYS. The toxicity of nano-ZnO is more toxic than that of other two nano materials and the toxicity will be obvious for 30 nm ZnO when exceeding 25.0μg/ml while 50.0μg/ml for 50 and 100nm nano-ZnO. As for different sizes of nano TiO2 and Nano-SiO2 the development toxicity would obvious only under the dose of 100.0μg/ml or more.3It is different for development toxicity under different sizes of oxide. More serious damage would appear with less size of nano Nano-TiO2 and Nano-ZnO manifested as effect on mice embryo development in vitro and organ differentiation. But the size effect of nano-SiO2 is not obvious furthermore the toxicity of 50nm SiO2 is most severe among 15 30 50 and 100nm SiO2. 由于篇幅所限以上题目对应的毕业
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