2 材料与方法 10

2。1 化学物制备和表征 10

2。2 实验动物和处理 10

2。3 心肌细胞分离 10

2。4形态学观察 11

2。5电镜观察 11

2。6心肌细胞线粒体膜电位（MMP）的测定 11

2。7氧化应激指标和线粒体损伤相关酶活性和ATP含量分析 11

2。8线粒体介导凋亡相关因子蛋白表达分析 12

2。9统计学分析 12

3。 结果 12

3。1细胞超微结构观察 12

3。2线粒体膜电位(MMP)检测 13

3。3氧化应激水平和抗氧化能力分析 14

3。4相关酶活性和ATP含量分析 16

3。5 线粒体介导凋亡相关因子蛋白表达分析 16

4。讨论 17

结论 20

参考文献 21

论文资助情况 30

致谢 31

第一部分 研究背景

纳米氧TiO2的生物学效应和毒性研究进展

1 纳米氧TiO2的特性及应用

    纳米TiO2颗粒是纳米材料的一种，其直径在1-100纳米之间。由于纳米材料具有小尺寸效应、表面积效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应使其在化工、陶瓷、微电子学、计量学、电学、光学以及信息通讯等领域得到广泛的应用[1]。近来研究表明纳米技术在生物、医药上也具有巨大的应用潜力，包括分子成像、药物和基因传输、蛋白质的检测、DNA结构探讨等[2,3]。目前市场已经工业化生产的纳米产品有很多，包括涂料，化妆品，食品添加剂及包装和污水处理剂等。

    基于纳米TiO2良好的特性，在被广泛应用的同时，其安全性和危险评估也日益受到重视。Science和Nature都曾发表文章探讨纳米材料的生物效应以及纳米材料对环境和健康的影响[4,5]。很多研究工作已经证明，纳米材料对生物体会造成负面的影响。

2 纳米氧TiO2颗粒进入心肌细胞的方式

2。1 皮肤吸收

    皮肤是一种人体的天然屏障和净化器，表现在皮肤对机体的各个部位具有保护功能；皮肤还具有一定的渗透能力和吸收作用。破损的皮肤能够吸收日常生活中接触到的纳米TiO2颗粒，这些颗粒经角质层细胞膜渗透进入角质层细胞，继而可再通过表皮进入真皮，经过一系列的途径最终通过血液循环透过血胸屏障进入心肌细胞。除此之外，采用一定方式处理它们的脂/水分配系数可使纳米氧TiO2颗粒渗透皮肤。Bennat等[6]研究发现，油状的纳米TiO2更容易渗透皮肤。纳米TiO2涂抹在猪背部皮肤，8小时后，利用X射线荧光分析技术、扫描透射显微镜等发现，纳米TiO2颗粒通过皮的角质层的细胞间隙进入到皮下组织。

2。2  鼻腔吸入

    纳米TiO2可以通过鼻腔进入机体并产生毒性。其在体内以两种方式运转：一种是穿过鼻粘膜沿着嗅觉神经轴突或者嗅觉粘膜上皮通路进入到嗅球，并进一步转运到神经中枢；另一种方式是经鼻咽进入呼吸系统，进而进入血液循环到达心肌细胞。鼻腔吸入也是实验研究纳米氧TiO2毒性常用的方式之一：Ze 等[7]用不同剂量（1。25、2。5 和5 mg/kg BW）的纳米TiO2 滴鼻处理小鼠9 个月后，结果显示海马组织中谷氨酸水平增加、谷氨酰胺酶活性提高，谷氨酰胺和谷氨酰胺合成酶水平降低，同时代谢型谷氨酸受体2的表达受到抑制，造成小鼠海马神经毒性。