介孔硅颗粒的剂量依赖性的毒性机制文献综述

一、 课题背景

因为药物的特性和溶解度等问题，很多病人只能通过增加药物剂量来达到治疗效果，但是同时副作用也是巨大的。近年来，纳米技术飞速发展，药物传递和靶向定位的研究因此而得到新的发展方向。纳米粒子具有100 nm 以下的尺度，药物可以溶解、包埋、封装或者吸附在纳米基质中。而纳米粒子的尺度范围也改变了药物在生物体内的利用度和分布，所以纳米粒子可以作为药物的载体。介孔材料是纳米材料的一种，国际纯粹与应用化学协会 (IUPAC) 按孔径大小将固体多孔材料分为微孔材料(Mieroporous materials，dlt;2gt;、介孔材料(Mesoporous materials，2 nm dlt;gt; nm)、大孔材料 (Macroporous materials，dgt;50 nm)。介孔材料的尺寸大于微孔材料，药物的装载量更充足；同时相比于大孔材料，它具有更明显的纳米效应。由于以上特点，介孔材料逐渐成为当今的研究热点之一。介孔二氧化硅复合纳米材料（mesoporous silica nanoparticles，MSNs)是介孔材料的一种，具有良好的化学性质、热稳定性和生物相容性，同时在可控性方面也具有很大的潜力。10 年来，作为载药介质的 MSNs已经有了长足的发展。

相对于其他介孔金属氧化物，例如钛和铁的氧化物，MSNs具有一些独特的优势。第一，在化学上，MSNs 的蜂窝状的结构使其具有巨大的比表面积 (6001 000 m3/g) 和比孔容 (0.6 ～ 1.0 cm3/g)，因此可以在其表面或纳米孔道的内部负载较多药物。同时，MSNs 的孔隙大小和孔隙密度可以根据药物的种类进行调整。第二，MSNs 表面具有丰富的硅羟基，表面活性很强，可以很轻易通过硅烷醇对其进行修饰或改性。当然，为了得到想要的MSNs 表面性质，还需要在用合适的药物分子（亲水的/ 疏水的，活性的 / 惰性的）和硅烷醇制成硅烷偶联剂。同时通过连接其他的材料，比如刺激响应、荧光和包裹材料，还可以使 MSNs 具有智能和多功能的特性。第三，硅具有良好的生物相容性。根据大量的物理化学、生理毒理学、毒理学、安全性和流行性病数据，没有发现与MSNs有关的环境和健康风险。它不会产生任何药物毒性影响，所以被广泛认为是一种安全的材料。第四，由于硅氧键的分子间作用力很大，所以相比于脂质聚合物，以硅为基础的介孔纳米材料在降解和机械压力条件下具有更大的稳定性。硅由于具有以上优良的性质，被广泛应用于可控和靶向药物传递系统。介孔二氧化硅的性质仍然在不断改进之中。现在的MSNs 材料不仅有粉末状的宏观形态，还可以是块体、片状体甚至是薄膜，这些形态对纳米复合材料的实际应用具有非常重要意义。另外，传统的 MSNs 每次可以搭载药剂量为 200-300 mg/g 硅，最大可以达到 600 mg/g硅。然而，现在出现了中空的 MSNs，全名叫做中空介孔结构的介孔二氧化硅纳米材料。由于在介孔中提供了更多的载药空间，所以这种结构的 MSNs 具有非常高的载药能力，通常大于 1 g/g 硅

然而，纳米颗粒诱导的毒性仅在近几年才报道。传统毒理学研究表明，暴露于纳米颗粒可能导致肺部炎症，纤维化，DNA损伤甚至细胞死亡。尽管经诱导后的细胞表型变化，但是生化变化与纳米颗粒诱导的细胞毒性相关的机制仍然不清楚。因此为了更好的应用MSNs,需要考察其存在的毒性及其机制，并且需要研究其毒性的强弱与其剂量的依赖关系。

二、 要解决的问题

本课题拟待解决的关键问题包括：细胞培养的条件、MSNs的制备方法、GC/MS 和LC/MS条件、光谱数据分析、细胞活力测定和细胞区域计算、共聚焦显微镜和透射电子显微镜、MSNs处理细胞的TEM检查和能量分散X射线、数据分析。

三．研究方案

1、建立分析方法：通过对内标的选择、液相色谱分离条件（流动相、流动相中的添加剂、流动相梯度洗脱条件）和质谱参数（CE值和DP值）的优化建立LC-MS/MS测定方法。

2、方法学考证：对所建立的测定方法考证方法的专属性、标准曲线、准确度与精密度、提取回收率及基质效应以及样品的稳定性，从而确保测定方法的准确度、精密度、特异性、灵敏度、重现性、稳定性等符合《指导原则》的要求。

3. A549细胞的培养：