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二氧化硅包覆的MnO纳米粒子在体外的毒性初探
摘要：
本研究旨在探讨二氧化硅包覆的MnO纳米粒子在体外的毒性效应。采用细胞毒性实验、细胞膜透过性实验、细胞吞噬实验、细胞周期实验以及氧化应激实验，评估了二氧化硅包覆的MnO纳米粒子对人类肝细胞的毒性效应。实验结果表明：在一定浓度范围内，二氧化硅包覆的MnO纳米粒子对肝细胞具有一定的细胞毒性，能够显著增加细胞膜透过性和诱导细胞死亡，在一定浓度范围内可抑制细胞噬菌活性，以及诱导细胞周期S期阻滞和氧化应激等作用。本研究对二氧化硅包覆的MnO纳米粒子在体外毒性效应的评估提供了重要的参考。
关键词：二氧化硅包覆；MnO；纳米粒子；细胞毒性；细胞膜透过性；细胞吞噬；细胞周期；氧化应激
引言：
纳米技术的发展与应用极大地促进了生物医学研究的进展，同时也带来了诸多安全问题。纳米材料在生物学与医学中广泛应用，其中二氧化硅包覆的MnO纳米粒子具有良好的生物相容性和磁性，因此在药物靶向输送、磁共振成像和热疗方面具有广阔的应用前景。然而，应用于人体内的纳米材料容易被吸收，导致机体毒性反应，这就需要对二氧化硅包覆的MnO纳米粒子的毒性进行评估。本研究通过一系列体外实验，评估二氧化硅包覆的MnO纳米粒子对人类肝细胞的毒性效应。
实验方法：
1.细胞培养
采用人类肝细胞SMMC-7721进行实验，将细胞以密度为5×10^4/mL的方式接种在96孔进料板上，用DMEM培养基培养。
2.纳米粒子的体外毒性试验
采用MTT细胞活性法、膜透过性实验、流式细胞术以及氧化应激实验四种方法检测二氧化硅包覆的MnO纳米粒子的体外毒性。
2.1MTT细胞活性法
在96孔进料板上培养多次后，MDR评估可能导致细胞死亡的不同浓度（0、25.0、50.0、100.0、200.0、400.0μg/mL）包覆二氧化硅的MnO纳米粒子（MnO-SiO2Nanoparticle）。24h后用不同剂量的MnO-SiO2纳米粒子孵育细胞。MTT溶液（10μL，5mg/mL）加入每个孔隙，孵育4h至amethyst。150μLDMSO溶解剂加入每个孔内，并测量吸收率（560nm）以评估其对细胞增殖能力的影响。
2.2红细胞膜透过性实验
采用乳化法，将10%的红细胞悬浮于PBS中并进行超声处理。将不同浓度的MnO-SiO2纳米粒子和红细胞混合，室温下孵育30分钟，并离心。收集上清液，并用分光光度计检测吸收率来评估红细胞膜的透过性变化。
2.3流式细胞术检测MnO-SiO2纳米粒子对细胞吞噬的影响
用tamponate的PBS关闭培养液，并与pH61%酸性甲基琥珀酸钠处理细胞，使细胞表面的细胞补体受体与抗原抗体结合，使细胞变化，并统计与未处理细胞相比的吞噬细胞数量。
2.4流式细胞术检测MnO-SiO2纳米粒子对细胞周期的影响
将SMMC-7721细胞分别用PBS、0.1μM的MnO-SiO2纳米粒子处理并培养24h，收集和清洗，用70%乙醇处理，过natetate，用PI染色缓冲液染色，不同的细胞周期被流式光谱法检测。
2.5MnO-SiO2纳米粒子的氧化应激实验
用葡萄糖氧化酶和5,5'-二甲基-1-吡啶基酰胺来评估2'7'-二氯荧光素荧光强度的变化，测定细胞的氧化应激水平。
结果：
1.MTT细胞生存率实验结果表明，大量添加MnO-SiO2纳米粒子会降低细胞生存率。
2.膜透过性实验结果表明，随着MnO-SiO2纳米粒子浓度的升高，红细胞的膜透过性会增加，这表明纳米颗粒具有可溶性，其中可以溶解红细胞的膜。
3.细胞吞噬实验结果表明，MnO-SiO2纳米粒子可以显著抑制肝细胞的吞噬活性。
4.细胞周期实验发现，MnO-SiO2纳米粒子显著抑制S期细胞周期的进程，但对G1期和G2/M期的细胞周期没有影响。
5.氧化应激实验结果表明，MnO-SiO2纳米粒子能够显著增加ROS和氧化脱氢酶的水平，并对细胞膜的状态产生影响。
结论：
MnO-SiO2纳米粒子在体外具有毒性效应，通过细胞毒性、膜透过性、细胞吞噬、细胞周期和氧化应激等多方面的实验，证明了MnO-SiO2纳米粒子对人类肝细胞具有一定的毒性效应。需要进一步的实验来确认这些结果并评估其在体内的毒性效应。此外，通过本研究探究了纳米控制释放和毒性评估的方法，对进一步应用纳米材料具有指导意义。