摘要
近年来，纳米技术日新月异地发展，其在生物医药和日常消费品中的广泛应用备受关注。这些领域的应用增加了人们通过注射、呼吸道、消化道、皮肤途径接触纳米材料的可能性。纳米材料与生物分子、细胞、组织、生命体之间的相互作用，以及表现出的各种各样的生物学行为，会对机体产生各种各样的正面或负面的生物效应。纳米药物作为医药领域的新类型，具有表面易功能化、靶向性好、较好的生物相容性等优势，能克服传统小分子药物的诸多缺点，表现出积极的正面生物效应。纳米材料在日常消费产品中的应用增加了人们频繁地暴露于纳米环境中的风险，具有诸多潜在的负面生物效应。而研究纳米材料在体内和体外的生物学行为则可以更好地解释和间接证明其产生的生物学效应。本论文选用在纳米医药和日用化妆品领域应用的两种典型无机纳米材料为研究对象，研究了它们的体外、体内生物学行为，探究了其产生的正面和负面的生物学效应，有利于促进生物医药纳米材料的临床转化、指导纳米材料在产品中的应用。 本论文中，设计了二氧化硅纳米颗粒载带核磁成像钆造影剂、光热疗药物吲哚菁绿和化疗药物阿霉素的核壳结构纳米体系。证实了其对肿瘤细胞的核磁成像性能和光热疗、化疗联合治疗的效果。体系中有效地包载了吲哚菁绿，具有优异的近红外光热转化效率。阿霉素从纳米体系中的释放过程具有pH和近红外激光响应性。在体外用电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)研究了钆的释放，证明了钆造影剂的稳定性和安全性。并用高效液质联用法(HPLC-MS)证明了在激光照射升温过程中阿霉素结构的稳定性。用ICP-MS法定量肿瘤细胞MCF-7对该纳米材料的摄入和同步辐射扫描透射软X射线成像定位该纳米体系在MCF-7细胞内的分布。结果表明该纳米颗粒能较多地被MCF-7细胞摄入，且主要分布在细胞质中。 另外，选用含金纳米材料的化妆品面霜和眼霜，分离出金纳米材料后，分析表征了其物理化学性质，接着系统地探讨了其在细胞和动物水平的行为和效应。首先，用溶剂法提取出金纳米材料，用一系列定量和定性的方法分析表征了金纳米材料的浓度、组成、尺寸、形貌、表面性能，揭开了化妆品中金纳米材料的“神秘面纱”。我们发现，其中的纳米金实为金纳米片，横向大小是微米尺寸，厚度是纳米尺度，且面霜中的金纳米片比眼霜中的纳米片小且薄。金纳米片表面不带电荷，金的化学价态为零。接着，研究了提取出的金纳米材料和化妆品霜与皮肤细胞的相互作用和细胞毒性。用环境扫描电镜(ESEM)对皮肤角质层细胞成像发现，金纳米材料贴附在细胞表面，与细胞膜发生相互作用，使得细胞表面被拉伸变长。细胞活力结果和凋亡/坏死结果表明，面霜和眼霜中的金纳米片在较高的浓度下不会影响角质层细胞的活力;提取出的金纳米片在日常使用浓度下对角质层细胞和皮肤成纤维细胞的活力、凋亡/坏死没有明显的影响;模拟正常使用浓度的面霜降低了角质层细胞的活力，略微增加了角质层细胞的凋亡细胞数和坏死细胞数，也轻微促进了皮肤成纤维细胞的早期凋亡，轻度降低了角质层细胞和皮肤成纤维细胞的活细胞数。 在动物水平，用豚鼠建立的皮肤暴露模型研究了化妆品中金纳米材料的皮肤渗透、转运、生物分布和皮肤安全效应。ICP-MS法研究了金在体内和皮肤各层中的分布，结果表明金纳米片主要分布在皮肤中，并未经皮肤转运到血液循环中，在各主要组织器官中无分布;不论从面霜中提取与否，金纳米片都能渗透进入表皮和真皮中;但未提取时，能更深地分布在皮下组织中。同步辐射X射线荧光成像研究了金在皮肤亚结构中的渗透，得到了与ICP-MS一样的结果，并表明了毛囊是金纳米片的主要渗透途径，且该渗透具有时间依赖性。病理组织染色和免疫组化的结果表明皮肤经含纳米金的面霜暴露后，毛囊的毛球结构受到了破坏，毛发的生长受到了一定的抑制。
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