纳米物质安全性是世界关注的重要内容和研究的热点。本研究拟采用疑致暴露工人严重肺脏损伤/死亡的聚丙烯酸甲酯/非晶体氧化硅纳米颗粒物,采用聚丙烯酸甲酯、非晶体氧化硅纳米颗粒(20nm)单独/联合对大鼠单次/反复进行支气管滴注染毒,探究其急性/亚急性肺脏/胸膜的不同损伤效应及其分子机制。通过形态学观察(病理、电镜)、氧化损伤测定,免疫组化和RT-PCR检测肺脏、胸膜AQP1或TGF-β1、CTGF在蛋白质和mRNA水平上的存在、表达差异,以及该差异与聚丙烯酸甲酯/氧化硅纳米颗粒等之间的量效关系;从而回答是否在大鼠观察到与人体暴露相似的肺脏/胸膜损伤,是单一化合物,抑或两种化合物的联合毒性,探明其损伤的分子机制。本课题对认识相关聚丙烯酸甲酯/非晶体硅纳米颗粒毒性,制定相应防治对策提供重要的基础支持;对纳米科技与产业,以及探究相关纳米物质对人体、环境生态影响有着重要意义。
Polyacrylate/nanosilica;nanosilica;pleural effuion;VEGF-C;VEGFR-3
纳米材料的安全性是世界关注的重大课题和研究的热点。我们前期曾报道一批纳米材料暴露工人患有罕见疾病,表现为顽固的胸腔积液、肺脏纤维化、以及胸膜病变,并最终致2死5残,并在患病工人肺脏、胸腔积液、血液等发现纳米氧化硅颗粒。我们推测工人的患病与死亡可能与聚丙烯酸甲酯/纳米氧化硅有关,那么,聚丙烯酸甲酯/纳米氧化硅是否在动物实验会引起类似的人体罕见毒性?工人的患病是聚丙烯酸酯与纳米氧化硅的联合毒性亦或单一毒性? 其主要机制是什么?这些成为该研究的主要目的。主要研究内容有(1)研究了聚丙烯酸甲酯/纳米氧化硅对肺脏与胸膜的毒性及其机制模拟职业工人现场暴露的聚丙烯酸甲酯/纳米氧化硅对大鼠进行染毒,分批次进行实验, 观察大鼠有无胸腔及其心包腔的积液情况及其类似职业工人暴露的毒性损伤。并对该毒性及其机制进行研究,为认识聚丙烯酸甲酯/纳米氧化硅及其科学使用并提供职业防护提供了重要的实验技术支持。(2)研究了纳米氧化硅对肺脏与胸膜的特殊毒性损伤及其机制同理采用类似的实验流程和方法,采用制造聚丙烯酸甲酯/纳米氧化硅的同一纳米氧化硅对大鼠染毒,探究其有无胸水的产生这一特殊毒性并对VEGFC/VEGFR3等多个靶基因进行的检测,有了十分重要的发现和结果,该结果对于认识纳米氧化硅的特殊毒性(nano-specific toxicity)及其机制,探究与其暴露人体损伤的相关性具有十分重要的作用。(3)比较研究了是聚丙烯酸甲酯/纳米氧化硅与纳米氧化硅的毒性损伤程度差异与机制。分别使用聚丙烯酸甲酯/纳米氧化硅及纳米氧化硅大鼠染毒, 观察其相同浓度下比较其毒性差异及其毒性机制, 发现聚丙烯酸甲酯/纳米氧化硅具有明显的多种毒性差异,同时发现其毒性与纳米氧化硅存在诸多类似,其毒性主要由其纳米氧化硅的毒性所致,应予以特别重视纳米氧化硅的毒性及其防护。通过该项目支持的深入研究,探明了工人致病与死亡的原因,发现了纳米氧化硅的新的毒性和机制,从基础研究为我们前期报道的聚丙烯酸甲酯涂料暴露死伤病例的原因提供了重要依据和答案,验证了我们前期报道的目前世界范围内的首起纳米材料致人死亡的案例;更重要的是,发现纳米氧化硅这一不同于常态氧化硅的新发的特异性毒性及其机制,对纳米科学的科学发展,对纳米材料的科学防护具有十分重要的作用和意义。