《常用金屬納米材料的毒性效應及定量構效關係(QSAR)研究》是依託東南大學，由張婷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：常用金屬納米材料的毒性效應及定量構效關係(QSAR)研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張婷
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
納米材料的毒性效應是近些年毒理學新的研究熱點。如何將計算毒理學方法引入納米毒理學領域，根據納米材料的理化性質參數與毒效應終點構建納米QSAR模型，並將nano-QSAR模型引入納米材料的毒性預測和安全性評價是目前納米毒理學和計算毒理學共同面對的重要科學問題。本項目在已有研究基礎上，以常見金屬納米材料為研究對象，通過系統表征獲取理化性質相關的金屬納米材料結構描述符；在相同實驗條件下，檢測所研究金屬納米氧化物特徵性的體外和體內毒性資料。在此基礎上，探索性使用多種傳統QSAR模型的構建方法，構建常見金屬納米材料的體內和體外毒性的QSAR模型。通過對不同方法構建的模型進行比較和驗證，篩選出適用於金屬納米材料的QSAR預測模型。探討金屬納米材料的QSAR模型在其毒性評價中套用的可能性，並為新型納米金屬材料的毒性預測和安全評價提供科學依據。
結題摘要
金屬氧化物納米材料套用廣泛、種類繁多，對人類可能產生的健康影響不容忽視，如果對每種新材料都進行完整的毒性評價需要花費大量資源，因此運用高通量評價方法對毒性進行快速、高效評價並闡明毒性作用影響因素對低毒性納米材料的毒性篩選和為材料最佳化設計提供參考依據顯得尤為重要。本課題以16種金屬氧化物納米材料為主要研究對象，對其原始粒徑、顆粒形貌、比表面積、水合粒徑及ζ電位進行表征；測定16種金屬氧化物納米材料對人正常肝細胞（L02細胞）和人肝癌細胞（Hep G2細胞）半數抑制濃度（IC50）；結合量子力學和物理化學表征參數，構建可用於預測16種金屬氧化物納米材料對L02細胞和Hep G2細胞毒性的預測模型。進而選取兩種毒性差異較大的金屬氧化物納米材料，分別對其結合粒徑、水合粒徑、ζ電位、染毒液中金屬離子釋放、細胞內納米材料攝取量、細胞內金屬離子釋放量進行毒性作用影響因素的探究，為後續材料進一步最佳化設計提供參考依據。 通過本課題研究我們構建了兩個模型：一個可用於預測金屬氧化物納米材料對L02細胞的毒性（n=12，F=23.0，R=0.8，p＜0.05）；一個可用於預測金屬氧化物納米材料對Hep G2細胞的毒性（n=12，F=10.5，R=0.7，p＜0.05）。兩個模型分別使用了金屬氧化物的hard，Ec和shift三個量子力學描述符，兩個模型R均大於0.6，模型構建結果符合模型構建要求，一定程度上可以通過計算金屬氧化物的hard，Ec和shift三個參數，分別預測金屬氧化物納米材料對L02細胞和Hep G2細胞的毒性；結果表明，影響金屬氧化物納米材料毒性的主要因素可能是材料組成化合物的某些性質，如細胞內金屬離子的釋放能力的大小所導致。結合模型及實驗結果，通過控制金屬氧化物納米材料的穩定性如減少金屬離子釋放可以降低金屬納米材料的毒性。
