《基於膜片鉗技術對納米材料神經毒性的機制研究》是依託南開大學，由楊卓擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於膜片鉗技術對納米材料神經毒性的機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊卓
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
納米材料已廣泛套用於生物醫學的許多方面，尤其在介入性診療器械、控制釋放藥物載體、血液淨化等方面具有廣泛的套用前景。臨床醫療將隨著納米技術的套用而變得節奏更快，效率更高，診斷檢查更準確，治療更有效。但是，這些具有獨特物理化學性質的納米材料, 在生物體內的分布以及作用於體內靶器官將對人體健康帶來潛在的影響。目前對於納米材料的安全性評價體系還很缺乏，納米產品對人體有哪些潛在的危害，值得我們深入研究。許多實驗動物實驗已經發現納米顆粒可以通過多種途徑進入大腦，具有潛在的神經毒性。我們的研究以膜片鉗技術為平台，結合細胞生理學和單細胞凝膠電泳技術的研究手段，探討多種納米材料對中樞神經系統的影響，並進一步研究對神經元通道電流的影響及其機制。以期為建立一個包含納米材料毒性和化學特性的資料庫積累資料，並在此基礎上建立納米物質神經系統安全評價體系。
結題摘要
納米材料已經廣泛套用於生物醫學的許多方面，但是，納米材料本身具有獨特物理化學性質, 其在生物體內的分布以及作用於體內靶器官有可能對人體的健康帶來潛在的影響。許多實驗動物實驗已經發現納米顆粒可以通過多種途徑進入大腦，具有潛在的神經毒性。本研究以膜片鉗技術為平台，結合細胞生理學及神經電生理學等研究手段，探討了多種納米材料對中樞神經系統的影響及其機制。利用膜片鉗技術對納米氧化銅（CuO）、納米銀（Ag-NP）、納米碳化鎢（WC）、納米氧化鋅（ZnO）等的研究發現CuO通過活性氧介質抑制了海馬CA1區錐體神經元的電壓門控鈉通道活性;而Ag-NP顆粒抑制海馬CA1區錐體神經元谷氨酸能突觸的傳遞，增加細胞興奮性，其抑制微小興奮性突觸後電流（mEPSC）的幅值，但卻使自發興奮性突觸後電流（sEPSC）的幅值和頻率增加;對WC的研究發現其對大鼠海馬腦片CA1區錐體神經元電壓門控鉀電流的影響，顯著降低瞬時外向鉀電流（IA）和延遲整流鉀電流（IK）的振幅，並顯著降低IA和Ik的電流-電壓曲線；而WC可以衰減海馬CA1錐體神經元的電壓激活鈉電流的峰值並呈濃度依賴性，提示WC可能通過對電壓門控鈉通道的作用而影響神經元動作電位的特性。此外，本課題利用PC12細胞系及神經膠質瘤細胞系研究了CuO、多壁碳納米管（MWCNT）、Ag-NP及羥基磷灰石納米（HA）顆粒的作用，研究結果提示HA引起C6細胞發生氧化應激抑制C6細胞增殖，誘導C6細胞凋亡；納米銅增加細胞內ROS，降低SOD是其誘導的細胞毒性機制之一；MWCNT通過增加氧化性應激誘導C6細胞毒性，其中更小尺寸的MWCNT毒性更大些；而ZnO導致胞漿高電壓激活鈣通道，這將增加細胞內ROS，從而促進神經細胞凋亡。在細胞學實驗和膜片鉗實驗結果的基礎上，我們進一步利用大鼠模型的在體實驗做了ZnO對空間認知能力和突觸可塑性的影響，提出長時程突觸可塑性的不均衡改變是導致大鼠空間認知障礙的原因之一；提出海馬神經元數量的減少，海馬勻漿中ROS的顯著增加與Ag-NP引起神經損傷有關。研究結果為新藥的探索和臨床研究提供了有價值的實驗內容，為建立包含納米材料毒性和化學特性的資料庫積累了詳實的科研資料。
