当前世界环境

简介

纳米技术的快速发展导致纳米材料进入人类生活、环境或生态系统(Murr等人，2004年)。由于纳米材料在我们的环境中无处不在，关注其对人类健康的影响是基本问题之一(Amato,2001年)。Kupffer细胞被称为肝巨噬细胞，是肝脏中的常驻巨噬细胞(Crispe,2011)。库普弗细胞的主要作用是吞噬细胞异物、安全、监督和调节肝脏的生理稳态。巨核细胞是骨髓中的大型核细胞，可产生血液凝血细胞(血小板)，这是正常血液凝固所必需的(Branehog etal .，1975)巨核细胞来自造血干细胞(HSCs)，主要产生于骨髓中，但在早期发育时也存在于卵黄囊、胎儿肝脏和脾脏中。^{6 - 8}巨核细胞自然是骨髓中10000个细胞中的1个，但在疾病的某些时期可以增加到10个(Branehog等人，1975年)。纳米氧化石墨烯是单层或多层sp2键合碳纳米材料薄片(Geim,2011)(Wang et al 2011)，排列成蜂窝状晶格结构(Geim et al.，2007)。从2004年开始，氧化石墨烯(GO［１］)和石墨烯因其独特的物理和化学性质而备受关注。石墨烯由于其化学结构与碳纳米管相似，可作为药物的载体(Zhuang et al.，2011)碳纳米管和石墨烯是两种sp2键合的小尺寸碳材料，这些材料基于显示出特殊的物理和化学性质，吸引了广泛的科学，包括纳米医药(Zhuang et al.，2011)。氧化石墨烯和石墨烯近年来在纳米电子学(Geim et al.，2007)、纳米复合材料(Dikin et al.，2007)、传感器、生物技术和能源存储技术(Stoller et al.，2008)等领域成为一种有前景的新应用材料。根据研究数量，氧化石墨烯可引起肝脏炎症、肺水肿(Zhang et al.，2011)、细胞凋亡和细胞粘附减弱(Wang et al.，2011)。

材料和方法

本研究采用四组体重约45克的怀孕雌性NMRI株小鼠。由于在交配后的第二天早晨看到阴道塞，这一天被认为是妊娠零日。妊娠第9天，妊娠小鼠腹腔内注射2种不同剂量的氧化石墨烯。本实验使用了直径为1.2 nm的氧化石墨烯纳米颗粒。本研究将各组分为4组，包括胎儿肝脏:

1. 对照组无氧化石墨烯作用
2. 假手术组注射水作为氧化石墨烯溶剂
3. 实验组1给予氧化石墨烯注射，剂量为17 mg/kg
4. 实验组2采用氧化石墨烯注射，剂量5.5 mg/kg

胰岛素注射器用氧化石墨烯溶剂拉扯，注射前注射部位用酒精消毒，防止可能的污染。我们照顾动物直到妊娠第15天，妊娠第15天，用乙醚麻醉母鼠，然后将胚胎从母鼠体内取出，放入含有HBSS的培养皿中，然后在立体显微镜下将其肝脏切除，置于buin溶液(固定)中2小时。然后进行组织制备，包括升级酒精脱水、二甲苯清除、石蜡成型、成型、厚度为6mm的切片机切割。用苏木精和伊红染色进行组织学染色，并在制作盖玻片后的最后切片进行研究。每组5片进行显微镜及组织学观察。在放大率为400倍的显微镜下进行随机测量和计数所得的数据。然后采用spss软件、单因素方差分析和Tukey检验，并考虑显著性水平

(* P <0.05， ** P <0.01， *** P <0.001)，用Excel软件绘制相关直方图。

结果

本研究采用NMRI小鼠作为动物模型，因为该动物的特征和发育阶段与人类相似。由于该种小鼠的特征和发育阶段与人类相近，被用作动物模型。本研究的目的是评估纳米氧化石墨烯对NMRI株小鼠胚胎肝脏库普弗细胞和巨核细胞数量的影响，以考虑该纳米颗粒的优缺点。在体法中，将胚胎发育第15天的肝脏与胎儿分离，分别分为对照组、假手术组和试验组(剂量分别为17和5.5 mg / kg)，分别进行光镜和组织学检查。未见形态学异常，所有肝脏均健康。测定胎儿肝脏显微照片组织学检查中的库普弗细胞和巨核细胞数量等因素(图1和图2)。通过比较每个样本的直方图(图3和图4)，我们观察到所有研究病例之间有显著差异(* P <0.05， ** P <0.01， *** P <0.001)。对接受纳米氧化石墨烯的实验组的库普弗细胞和巨核细胞数量进行统计，结果与假手术组和对照组相比有明显变化。在剂量为17 mg/kg时，kupffer细胞数量显著增加(P<0.001)，在剂量为5.5 mg/kg时巨核细胞数量显著增加(P<0.05)。

图1(a):肝组织对照样本;B)假肝组织样本;C)肝组织实验样品剂量为17 mg / kg;D)肝组织实验样品剂量5.5 mg / kg;(放大400;用苏木精和伊红染色)(箭头显示的是Kupffer细胞) 点击这里查看图

图2 (a):肝组织对照样本;B)假肝组织样本;C)肝组织实验样品剂量为17 mg / kg;D)肝组织实验样品剂量5.5 mg / kg;(放大400;用苏木精和伊红染色)(箭头显示巨核细胞) 点击这里查看图

图3:实验组、假手术组、对照组库普弗细胞数量比较(* P <0.05， ** P <0.01， *** P <0.001) 点击这里查看图

图4:实验组、假手术组和对照组巨核细胞数量比较(* P <0.05， ** P <0.01， *** P <0.001)。 点击这里查看图

结论

纳米技术是一种将材料的尺寸从1纳米缩小到100纳米的技术，并在这一尺度上使用材料、设备和系统。纳米尺度下的材料具有与以往截然不同的性质。²³随着纳米材料使用的显著增加，需要对纳米材料的益处和风险给予更多关注。²⁴wang和他的同事在一项关于纳米氧化石墨烯对小鼠静脉注射的影响的研究中观察到，低剂量的氧化石墨烯没有显示出明显的毒性。(低剂量的氧化石墨烯毒性不明显)，高剂量的氧化石墨烯会导致慢性毒性，并在肝脏和肺中积累，通常无法通过肾脏从体内清除。²²2008年，Heinlaan进行了一项调查，发现肝脏的kupffer细胞在从血液中清除纳米颗粒方面发挥着核心作用。²⁵在本论文中，我们研究了纳米氧化石墨烯对注射后6天的影响，我们观察到纳米氧化石墨烯清除肝脏的库普弗细胞明显增加。Vallabani和同事研究了碳纳米管对小鼠肺部的影响，观察到高剂量组小鼠的体重明显低于对照组，高剂量组小鼠的肺、肝和脾脏也出现肿胀和炎症。²¹由于氧化石墨烯在低剂量下的研究对肝脏的进化影响较小;2011年，Huczko及其同事在另一项关于纳米氧化石墨烯对人类肺细胞影响的研究中观察到，氧化石墨烯纳米颗粒的浓度和暴露时间是两个重要因素，并发现氧化石墨烯在高剂量下对肺细胞是有毒的，并导致肺细胞凋亡，无论纳米颗粒暴露时间如何增加，纳米颗粒造成的破坏作用都更大。²⁶Abdel Warith等在2011年对暴露于锌一周的肝脏进行了研究，发现肝脏细胞发生了变性，肝脏的自然形态受到明显干扰，肝窦扩张压缩，库普弗细胞明显增多。²⁷Lin等人(2009年)和Xia等人(2008年)在另一项研究中研究了氧化锌纳米颗粒处理小鼠的肝脏，观察到肝细胞水肿和退行性变，并指出氧化锌纳米颗粒的毒性取决于暴露剂量和时间，其机制是通过脂质过氧化、细胞膜损伤、氧化应激和氧化DNA损伤来实现的。²⁸

在本研究中，参与炎症反应的细胞数量增加，包括巨核细胞和库普弗细胞，这表明纳米氧化石墨烯在肝脏发育初期会对肝脏发育过程中的几个因素产生影响。在这些因素中，可以注意到肝脏中的库普弗细胞和巨核细胞的数量。在低剂量下，氧化石墨烯的影响可以忽略不计。肝脏中库普弗细胞和巨核细胞数量的增加表明与纳米材料相关的毒性和外界因素。综上所述，纳米氧化石墨烯对小鼠胚胎肝脏发育早期的生长发育具有一定的损害作用。

鸣谢

鉴于德黑兰伊斯兰阿扎德大学理学院生物学系的所有成员，感谢他们提供设施执行。

参考文献

1. Murr L.， Bang J.， Guerrero P.， Lopez D.(2004)，“碳纳米管，纳米晶体形式和复杂纳米颗粒团聚在常见燃料-气体燃烧源和环境空气”。纳米材料学报，5(1)。
2. (2001)，“可以改变世界的煤烟”。FortunMagazine。
3. (2009)，“肝脏作为淋巴器官”。免疫学杂志，27，页147 - 63。
4. Bilzer,RoggelF。现场A.L., (2006)Kupffer细胞在宿主防御和肝脏疾病中的作用。肝脏杂志，26，页1175 - 1186。
5. Branehog I.， Ridell B.， Swolin B.， Weinfeld A.(1975)，“原发性血小板血症和相关疾病中与血栓动力学相关的巨核细胞量化”。Scand。j . Haematol。中国科学，15 (5)，pp.321-332。
6. Long M.W.， Williams N.和Ebbe S.(1982)，“小鼠未成熟巨核细胞:物理特性、细胞周期状态和体外对血栓生成刺激因子的反应性”。59岁的血液载- 575。
7. Morita Y.， Iseki A.， Okamura S.， Suzuki S.， Nakauchi H.和Ema H.(2011)，“脾脏中造血干细胞的功能表征”。血液病杂志，39，页351-359。
8. Kellie R.M.和Joseph E. I.J，(2013)，“从巨核细胞发育到血小板形成的不可思议的旅程”。j .细胞杂志。, 201 (6), pp.785 - 796。
9. 冯丽珍，刘志安，(2011)，“石墨烯在生物医学中的机遇与挑战”。纳米医学，6(2)，第317-324页。
10. Geim A. K，(2009)，“石墨烯:现状与展望”。科学,324(5934),页。1530 - 1534。
11. 王勇，李铮，王俊，林勇，(2011)，“石墨烯和氧化石墨烯的生物功能化及其在生物技术中的应用”。生物技术趋势，29(5)，第205-212页。
12. (2007)，“石墨烯的兴起”。板牙。6页。183- 191.
13. 庄丽娟，孙明明，杨凯，戴宏，(2011)。“用于药物输送和癌症治疗的碳材料”。《今日材料》，14，第316-323页。
14. 李晓霞，王晓霞，张磊，戴宏，(2008)，“化学合成的超光滑石墨烯纳米带半导体”。科学,319(5867),1229 - 1232。
15. 丁金东。A.， Stankovich S.， Zimney E. J.， Piner R. D.， Dommett G. H. B.， Evmenenko G.， Nguyen S. T, Ruoff R. S.(2007)，“氧化石墨烯纸的制备与表征”。《自然》，448,457-460页。
16. 陈志强，陈志强，陈志强，陈志强，陈志强，陈志强，(2006)，“石墨烯基复合材料”。自然，442,282-286页。
17. 朴世英，朴杰，沈世华，宋明国，金金生，洪伯华，(2011)，“石墨烯对人神经干细胞向神经元分化的促进作用。”材料导报，23(36)，263-267。
18. 张志强，张志强，朱永伟，安建华，(2008)，“石墨烯基超级电容器”。Nano。， 8(10)， pp. 3498-3502。
19. 赵伟，John T, James R, Robert L.(2004)，“单壁碳纳米管在小鼠气管内灌注后7和90天的肺毒性”。毒理学，77,126-134页。
20. 张俊杰，彭超，胡伟，朱振华，李伟，范超，黄强，(2011)，“氧化石墨烯在小鼠静脉给药后的分布及生物相容性研究”。碳，49(3)，第986-995页。
21. Vallabani N. V.， Mittal S.， Shukla R. K.， Pandey A. K.， Dhakate S. R.， Pasricha R.， Dhawan A.(2011)，“石墨烯对正常人肺细胞的毒性(BEAS-2B)”。生物医学纳米技术,7 (1),pp。106 - 107。
22. 王凯，阮军，宋宏，张军，沃元，郭松，崔东，(2011)，“氧化石墨烯的生物相容性”。纳米卷。6 pp.8:1-8:8。
23. RafieiTabar H.，(2004)，“纳米技术及其在医药领域的应用”。Shahid Beheshti医学科学和卫生服务大学医学院研究杂志，2，第111-115页[波斯语]。
24. Mansoori G.A和Fauzi Soelaiman t.a，(2005)，“纳米技术-标准社区的介绍”。国际ASTM杂志，2(6)。
25. 张志强，张志强，张志强，(2008)，“纳米氧化锌、氧化铜和二氧化钛对费氏弧菌和甲壳类动物大水蚤和白斑鱼的毒性研究”。71年Jchemosphere pp.1308 - 1316。
26. huzko A.， Lange H.， Bystrzejewski M.， Baranowski P.， Jaworska H.J.， Nejman P.， przybyowski T.， Czumin´ska K.， Glapin´ski J.， Walton D.R.M.和Kroto H.W.(2005)，“1-D纳米碳材料的肺毒性”。富勒烯，纳米管和碳纳米结构，13(2)，第141-145页。
27. Abdel-Warith, a.a, Younis, e.m, Al-Asgah, n.a.和Wahbi, o.m，(2011)，“锌毒性对尼罗罗非鱼肝脏组织的影响”。Res.Essays。， 6(17)，第3760-3769页。
28. 林伟，徐勇，黄晨，马燕，陈东，陈勇，(2009)，“纳米和微纳米氧化锌颗粒对人肺上皮细胞的毒性作用”。纳米粒子研究，11，页25 - 39。