納米材料PAMAM毒性機(jī)理研究.pdf

1、納米材料由于具有極小的半徑，而存在特殊的小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和巨大比表面積，從而產(chǎn)生了與常規(guī)物質(zhì)完全不同的物理化學(xué)效應(yīng)。樹枝狀大分子是一種新型的合成高分子納米材料，在藥物傳遞、醫(yī)學(xué)成像和臨床診斷方面有著重要意義。
　　聚酰胺樹枝狀大分子納米材料(PAMAM dendrimer)是一種具有高度分支化、呈輻射狀對(duì)稱的大分子。它由中心核、內(nèi)層重復(fù)的分支亞單位以及表面的功能基團(tuán)組成。整代的PAMAM納米材料表面的功能基團(tuán)為氨基，半代的PA

2、MAM納米材料表面的功能基團(tuán)為羧基。整代的樹枝狀大分子PAMAM表面存在高密度的氨基，可與DNA等生物大分子結(jié)合并在空間上高度壓縮，作為非病毒型載體將DNA和寡核苷酸等遺傳物質(zhì)或者治療藥物高效輸送到細(xì)胞中。樹枝狀大分子本身也被用作研究藥物，用于消除感染，抑制細(xì)胞、病毒、細(xì)菌等?？梢?，納米材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用前景。
　　易于進(jìn)入各種細(xì)胞是樹枝狀大分子區(qū)別于其他合成材料載體的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也是其具有潛在風(fēng)險(xiǎn)的原因。因此，樹枝

3、狀大分子的細(xì)胞相容性受到研究人員的格外關(guān)注。國外的研究人員研究了第3、5、7代PAMAM的體內(nèi)外毒性、免疫原性及生物分布，結(jié)果顯示納米粒子的尺寸對(duì)其細(xì)胞毒性有明顯的影響，但具體的作用機(jī)理還不清楚，需要進(jìn)行后續(xù)研究。
　　本實(shí)驗(yàn)室通過前期的研究，已經(jīng)證實(shí)了PAMAMG3、G5的部分毒性作用機(jī)理。前期研究證實(shí)PAMAM G3可以導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生自噬性死亡，并通過自噬性死亡通路Akt-TSC2-mTOR引起小鼠的急性肺損傷。在前期的研究中還

4、發(fā)現(xiàn)PAMAMG5可以致使血管緊張素2(AngiotensinⅡ)水平大大上升，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(ACE2)表達(dá)下降，從而導(dǎo)致腎素血管緊張素調(diào)節(jié)系統(tǒng)紊亂，導(dǎo)致肺動(dòng)脈高壓形成肺水腫，造成了急性肺損傷，而PAMAM G5導(dǎo)致的肝損傷則有不同的作用機(jī)理?？偨Y(jié)上述研究，似乎不同代數(shù)的PAMAM納米材料毒性作用機(jī)理完全不同，甚至同一種納米材料針對(duì)不同的器官都有不同的毒性作用機(jī)理。因此，我們決定對(duì)PAMAM納米材料進(jìn)行更為深入和全面的研究。

5、>　　為進(jìn)一步研究納米材料PAMAM G7的毒性作用機(jī)理，我們利用肺組織病理、濕干比、肺彈性檢測(cè)、血管滲透性檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)方法，首先證實(shí)了納米材料PAMAMG7可以導(dǎo)致小鼠發(fā)生急性肺損傷;然后通過一系列體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證實(shí)了PAMAMG7能夠激活NF-κB細(xì)胞信號(hào)通路，并導(dǎo)致小鼠支氣管肺泡灌洗液(BALF)中的細(xì)胞因子水平明顯升高;為進(jìn)一步明確其上游通路，我們利用PI3K基因敲除小鼠進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于野生型小鼠而言，PI3K基因敲除小鼠其肺損傷

6、程度相對(duì)較輕，死亡率較低，BALF中的細(xì)胞因子水平也較低;從而明確了PI3K-NF-κB細(xì)胞信號(hào)通路是納米材料PAMAM G7引起小鼠肺損傷的重要機(jī)制。
　　為對(duì)納米材料PAMAM的毒性作用進(jìn)行更為全面的研究，我們對(duì)腹腔注射納米材料PAMAMG4、G5的小鼠進(jìn)行了全套血常規(guī)、血生化、血?dú)夥治?，發(fā)現(xiàn)納米材料PAMAMG4、G5可引起小鼠血小板減少癥，并可能導(dǎo)致多器官功能損傷或衰竭。我們以PAMAM G5為例進(jìn)行了更為深入的研究，證實(shí)

7、小鼠在注射納米材料PAMAMG5后可以引起DIC并伴有嚴(yán)重的出血傾向。進(jìn)一步的病理以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示腹腔注射納米材料PAMAMG5的小鼠多個(gè)器官可能存在損傷或者衰竭，尤其以肺、肝等臟器損傷最為嚴(yán)重。
　　在毒性作用機(jī)理的研究中，我們以PBMC作為研究對(duì)象，利用流式細(xì)胞術(shù)和熒光共聚焦顯微鏡檢測(cè)發(fā)現(xiàn)納米材料PAMAM G5可以激活TLR4受體，并通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證明PAMAMG5可以激活NF-κB信號(hào)通路，因此我們得到初步結(jié)論，納米材