图 上皮细胞内的纳米粒子
纳米粒子在疾病诊疗中的应用
长时间循环粒子(long-circulating particles)：多聚 体纳米球(polymer nanospheres)能躲避枯否细胞 /巨噬细胞的识别与吞噬，进入靶细胞的核内体 (nucleosome)，胞质体(cytoplasm)。 药物靶向(targeting)：使药物进入病人身体后像 导弹那样直达目标(病灶组织、癌细胞)。 纳米药物持续释放系统(sustained-releasing system)和药物靶向(targeting)病灶组织/细胞(如 癌细胞)，不损伤正常细胞。 纳米药物的优点：提高疗效，降低毒性，服用方 便。
NP经皮肤进入及 其损伤作用



可以对皮肤局部作用或被 皮肤吸收入血流至全身。 纳米粒子进入毛囊，再到真皮。 防晒霜(sunscreens)中的纳米二氧化钛(TiO2)和氯 化锌(ZnO)可以透过皮肤。 手到口(hand-to-month)的污染可以使手指皮肤上的 纳米化学物进入肠道。 放射性标记的纳米碳粒子通过大鼠鼻粘膜进入大脑， 可能是沿嗅神经到大脑的嗅球(Oberdorster, 2004) 。 NP经受损伤皮肤进入血流的危害性有待研究。
暴露途径：吸入；皮肤接触；食入；注射
消费者 工人 车辆 排放/泄漏 产品
贮放 排放/泄漏
生产 实验室/工厂 排放/泄漏 转移 / 扩散
废物 排放/泄漏
固 定 NP 的 释放/纳米 管产品使 用周期
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
空气
水 转化 / 降解 食物
转移 / 扩散
在环境中使用(如被污 染地下水的治理)
Royal Socicty Report July 2004
危险的暴露
(Hazardous exposures)
— CDNP 燃烧产生的纳米 粒子(combustion-derived nanoparticles) 五个重要CDNP的来源： 柴油汽车尾气(DEP) 工厂燃煤飞灰(CFA) 煤气灶烹煮食品 香烟燃烧
城市空气含上万NP。人吸入一口 汽含上万NP。
NP经肺进入及其损伤作用(续)
— 心血管系统 早有流行病学研究表明城市空气中 PM10和PM5增加市民心血管病死亡率，但未认识到 NP才是主要成分。

志愿者试验证明了室内空气纳米粒子对心率和肱动脉直径 有直接影响。 室内空气中高浓度粒子引起血栓、心律不齐、动脉壁斑块 形成。机制是NP引起炎症，间质化(interstitialize)，然后 进入血流，损伤血小板和内皮细胞，同时还有细胞因子的 作用。
纳米毒理学
(Nanotoxicology) New Technologies Comes New Hazards
浙江大学医学院 毒理研究室 黄幸纾 huangxingshu@
纳米技术(Nanotechnology)的定义
(美国FDA)
原子、分子、大分子水平的材料、产品的研究与 开发，它们的关键规格之一是长度1～100 nm。 创制和使用的结构、装置由于很小而具有新特性 与新功能。 造影剂 在原子水平上进行 指示药 控制或操纵的技术。 物投递

细胞死亡 传感器
靶向癌细胞
药物
纳米产品
(Nanomaterials and products) 纳米材料： 纳米管(Nanotubes) 纳米粒子(nanoparticles)
纳米产品：药品、化妆品、食品 包装材料、涂料、自净表面、医 疗装置、诊断试剂、半导体、轮 胎…… 主要生产过程: 气态，蒸汽沉积， 胶体，研磨。
纳米毒理学(Nanotoxicology)
纳米毒理学(nanotoxicology)研究纳米结构材 料与细胞的相互作用：吸收、移位、干扰细胞功能 和它们在细胞结构与组织内的分配。 纳米毒理学研究的外源物质是以分子或原子的 聚集物(aggregates)的形态与机体接触，这与传统 毒理学研究的对象有所不同。 生态纳米毒理学(eco-nanotoxicology)研究纳 米材料通过生圈运动与细菌、无脊椎动物以及脊椎 动物相互作用。 纳米医学(nanomedicine)：使用工程装置与纳 米结构，从分子水平综合地监测、修复和改善人体 各个系统以求获得医学的好处。(欧洲科学基金会)
危险的暴露(续)
(Hazardous exposures)
新出现的暴露 :


研制纳米材料/产品
生产纳米材料/产品


使用纳米产品的消费者(包括病人)
受NP污染的食品
危险的暴露(续)
(Hazardous exposures)
纳米材料的生产、使用以及 废弃时可能产生对人健康和 环境的危害。 纳米粒子的生物学活性(包括 有利作用与潜在不良反应)随 其变小而增加，即越小有害 作用越大。 纳米粒子的总表面积、反应 性(reactivity)和荷电，尤其前 2者与毒性关系最密切。今后 纳米粒子的卫生标准首先要 考虑总表面积。
— 脑 电焊工的神经病与长期吸入烟中纳米锰粒子有关， 但具体机制有待进一步研究。 — 肝、脾 早就发现肺部疾病严重而死亡的煤矿工，其 肝脾内有大量煤尘粒子。它们是从肺进入血流的粒子， 被肝、脾窦巨噬细胞吞噬后死亡而沉积下来的，血中 的NP到了肝内，有强的前凝血作用(pre-coagulate effect)，但无炎症。

NP经肺进入及其损伤作用




整个呼吸道长度2300km，300万个肺泡，肺泡(屏障)厚 度0.5m(隔开空气与血液) 。肺的表面积共140m2。 大部分NP躲避肺泡巨噬细胞的吞噬(免疫监视)，进入肺 间质。 柴油引擎尾气粒子(DEP)在肺组织产生活性氧，引起氧化 应激，激活前炎症(pro-inflammation)有关的基因表达， 如IL-8、GM-CFS、GRO和RANTES。 纳米碳黑(NPCB)引起氧化应激使细胞Ca++的进入增加与 流出减少来增加Ca++从内质网释放。氧化应激促使气道 上皮细胞增殖，其中EGFR&ERK亦参与。 燃煤飞灰(CFA)中的生物可利用铁能产生氧化剂，使上皮 细胞释出IL-8，<1m粒子尤其作用强。主要机制类似 DEP&NPCB。 CDNP→自由基氧化应激→炎症→DNA损伤→>癌。