本文關鍵詞：納米銀生理毒物動力學模型（PBTK）構建與驗證，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：研究背景與目的：納米科技飛速發(fā)展,形成了眾多分支,如納米毒理學、納米生物學、納米藥物學和納米電子學等,由于具有與常規(guī)材料不同的光學、電學、熱學、力學或化學性能,納米材料被應用于各個領域。納米銀是目前商品化程度最高的納米材料之一,因其具有獨特的廣譜抗菌性能,在衛(wèi)生、保健、醫(yī)學等領域廣泛使用。然而納米顆粒尺寸微小,易于通過血腦屏障、血睪屏障和血眼屏障等各種生物屏障并與體內大分子發(fā)生相互作用,對人體可能具有潛在的危害,納米材料的安全性也備受關注。目前針對納米銀的毒理學研究主要集中于細胞培養(yǎng)體系等體外實驗,并不能準確反映納米銀進入生物體的變化過程和對生物體的毒性作用。而已有的實驗中,對于通過各種途徑進入生物體的納米銀在體內的生物動力學及生物學效應研究尚不充分,因此有必要進一步開展納米銀的體內生物效應研究以及相關的體內生物動力學研究,這對于納米銀的安全性評價及納米產業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。生理毒代動力學(Physiologically based toxicokinetics, PBTK)模型以生理學和解剖學為基礎,通過血流將各個臟器和組織有機地聯系起來,反映毒物隨血流進入各個臟器和組織,進行轉化、代謝和排泄的過程。根據質量守恒定律,通過微分方程,將毒物在各個臟器和組織的動態(tài)變化描述出來,對方程組求解,便可以了解毒物隨著時間在各個臟器和組織的靶劑量。PBTK模型是一種新型劑量預測方法,能夠有效地預測生物體毒物內暴露劑量,有助于定量地評估外暴露毒物劑量(外劑量)和內暴露毒物劑量(內劑量)以及毒效應之間的關系,是風險評估中的新技術。本研究使用兩種不同粒徑的納米銀材料AgNPs-20(20nm納米銀,PVP包被,標示銀含量25%)和AgNPs-100 (100nm納米銀,標示銀含量99.5%),大鼠單次尾靜脈染毒,染毒濃度分別為120 mg/kg和30 mg/kg(以銀含量計,均為30mg/kg)。并設置陰性對照組PVP,染毒濃度為90mg/kg。同時設置硝酸銀AgNO3作為納米銀在體內可能釋放銀離子的對照,染毒濃度為5 mg/kg(以銀含量計,為3.2 mg/kg)。研究大鼠染毒后急性毒性作用、血液動力學、組織分布、排泄情況。并在此基礎之上,通過查閱相關文獻,利用Acsl軟件初步建立PBTK模型,通過實驗所得的納米銀體內數據驗證與優(yōu)化模型。為研究納米銀材料的健康效應及安全性評價提供依據。研究方法：1.納米銀材料表征：①使用TEM和SEM觀測形態(tài)特征,粒徑大小；②使用馬爾文粒度儀測定納米銀在生理鹽水中的水合粒徑。③使用ICP-MS檢測納米銀材料實際銀含量。2.納米銀對大鼠的急性毒性研究：大鼠單次尾靜脈染毒,于染毒后1 d,7 d,14d處死,取血清、臟器、尿液標本。①觀測一般性指標和臟器系數的變化；②血清和尿生化學指標檢測,包括：肝功能指標(TP, ALB, ALT, AST, ALP)、心功能指標(CK, CK-MB)、腎功能指標(BUN, UP, UA, Cre);③觀察組織病理改變。3.納米銀在大鼠體內的血液動力學和生物分布研究：①血液動力學研究：大鼠麻醉后行股靜脈插管手術,尾靜脈染毒后,通過股靜脈經時(5min, 10min, 20min,30min,1 h,2h,4h,6h)取血,ICP-MS檢測血中銀含量,應用DAS藥物動力學軟件計算相關動力學參數,進行血液動力學研究。②組織分布研究：大鼠單次尾靜脈染毒,于染毒后1 d,7d,14d處死,ICP-MS檢測腦、心、肺、肝、脾和腎各組織臟器中的銀含量,進行納米銀體內分布研究；③排泄途徑研究：大鼠染毒后于不同時間收集尿液和糞便,ICP-MS檢測糞便和尿液中銀含量,進行納米銀排泄研究。4.納米銀PBTK模型構建與驗證：①查閱文獻收集大鼠的生理參數以及納米銀相關的生化參數,確立模型的結構和微分方程組,應用Acsl軟件編寫程序,構建PBTK模型。②利用已有的大鼠體內納米銀染毒數據,驗證與優(yōu)化PBTK模型。研究結果：1.納米銀材料表征：AgNPs-20呈球形,分散良好,平均粒徑21.54 nm,平均水合粒徑為43.76 nm,含銀量29.08%。AgNPs-100呈橢球形,平均粒徑79.04 nm,平均水合粒徑為952.10 nm,含銀量99.84%。2.納米銀對大鼠的急性毒性研究：①一般性指標和臟器系數的影響：與PVP對照組相比,AgNPs-20. AgNPs-100和AgNO3染毒后的大鼠毛色輕微灰暗,攝食和飲水減少,染毒3天左右恢復。染毒1d后,與PVP對照組相比,AgNO3染毒組的肝臟臟器系數增大,AgNPs-20染毒組和AgNPs-100染毒組肝臟臟器系數降低(P0.05)。②血清及尿液生化指標的影響：染毒1d時,與PVP對照組相比,AgNO3染毒組的TP含量下降,AgNPs-20染毒組的AST含量上升,AgNPs-100染毒組的ALT和AST含量上升,差異具有統(tǒng)計學意義(P0.01,P0.05)。染毒7d時,與PVP對照組相比,AgNPs-20染毒組和AgNPs-100染毒組的AST含量上升,差異具有統(tǒng)計學意義(P0.01),其他指標和PVP對照組相比無顯著差異。③組織病理學檢查：染毒7d后,與PVP對照組相比AgNPs-20染毒組和AgNPs-100染毒組大鼠肝臟有輕微病變,染毒1 d、14 d后,各組織病理學檢查無異常。3.納米銀在大鼠體內的血液動力學和生物分布研究：①血液動力學：兩組納米銀染毒組血銀水平在1h內均呈快速下降趨勢,1h～6h維持穩(wěn)定。AgNO3染毒組大鼠的血銀水平下降速度很快,在10 min時趨于穩(wěn)定。采用DAS藥物動力學軟件計算,經統(tǒng)計矩分析,AgNPs-20、AgNPs-100和AgNO3組的主要動力學參數為：血液銀含量-時間曲線下面積(AUC, mg/L*h)分別為：57.41±28.21,106.99±11.60,55.88±9.26；平均滯留時間(MRT, h)分別為0.54±0.27,1.88±0.11,2.57±0.11;消除半衰期(t1/2,h)分別為0.80±0.30,1.88±0.23,6.06±4.67；清除率(CL, L/h*kg)分別為0.63±0.35,0.25±0.03,0.04±0.02；分布容積(Vd, L/kg)分別為0.79±0.70,0.68±0.07,0.23±0.04。②組織分布：尾靜脈注射納米銀后,在腦、心、肺、肝、脾和腎各主要臟器中均可檢測到不同水平的銀。染毒1d時,AgNPs-20主要分布在肝臟和脾臟,AgNPs-100主要分布在肺臟,AgNO3主要分布在肝臟；染毒14d時,兩納米銀組的主要分布組織均為肝臟和脾臟。AgNO3主要分布于肝臟、脾臟和腎臟。③排泄途徑：糞便和尿液14d累積排泄率分別為：AgNPs-20 (6.97%,0.15%), AgNPs-100 (4.40%,0.11%), AgNO3 (22.06%,7.60%).糞便為納米銀主要排泄途徑。4. PBTK模型構建與驗證結果：①通過收集大鼠生理學參數,納米銀生化指標,編譯微分方程,初步構建AgNPs-20和AgNPs-100在大鼠體內的PBTK模型。②使用回歸分析方法比較動物實驗肝臟、血液數據與模型擬合數據,表明該模型對實際數據擬合較好,血液擬合數據Pearson相關系數分別為0.774和0.754。結論：大鼠尾靜脈染毒30 mg/kg AgNPs-20和AgNPs-100后,體重、臟器系數和血清生化學和組織病理學改變提示大鼠的肝臟出現了輕微的急性毒性效應。體內動力學和生物分布研究結果表明納米銀在大鼠體內各主要臟器均有分布,特別是在腦組織中也有檢出,說明納米銀或銀離子可穿透血腦屏障進入腦組織。不同粒徑納米銀在體內分布模式有所不同,染毒1d后,AgNPs-20主要分布在肝臟和脾臟中,AgNPs-100在肺臟濃度最高、肝臟和脾臟次之。染毒14d后,主要分布器官均為肝臟和脾臟,AgNPs-20組肝脾銀濃度為AgNPs-100組的6-7倍,認為肝臟和脾臟為納米銀蓄積和作用靶器官,小尺寸納米銀在靶器官中蓄積更嚴重。排泄途徑研究表明,納米銀進入大鼠體內后主要經糞便排泄,14d內經尿液排泄量僅為糞便排泄量的2%-2.5%,AgNPs-20的排泄速率比AgNPs-100略快,銀離子進入大鼠體內也主要經糞便排泄,14d內經尿液排泄量為糞便排泄量的34%。經過參數收集和微分方程組構建,納米銀在大鼠體內的PBTK模型初步構建成功,將擬合數據與實際動物實驗數據進行相關性分析,得到Pearson相關系數約為0.75,表明該模型擬合較好,可以初步模擬大鼠體內納米銀的代謝情況,有助于進一步分析不同粒徑納米銀的代謝規(guī)律。同時可以作為人體內納米銀代謝模擬的數據基礎,為納米銀的人體安全性評價提供依據。
【關鍵詞】：納米銀 急性毒性 組織分布 PBTK
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R114
【目錄】：

• 摘要4-8
• 英文摘要8-12
• 主要縮略詞12-15
• 前言15-18
• 第一章 納米銀的材料表征18-22
• 1 材料與儀器18-19
• 2 結果19-20
• 本章小結20-22
• 第二章 大鼠尾靜脈注射納米銀的急性毒性研究22-37
• 第一節(jié) 尾靜脈注射納米銀對大鼠一般性指標以及臟器系數的影響22-26
• 1 材料與方法22-24
• 2 結果24-25
• 3 討論25-26
• 第二節(jié) 尾靜脈注射納米銀對大鼠生化指標的影響26-31
• 1 材料與方法26-27
• 2 結果27-29
• 3 討論29-31
• 第三節(jié) 尾靜脈注射納米銀對大鼠組織病理的影響31-35
• 1 材料與方法31-32
• 2 結果32-35
• 3 討論35
• 本章小結35-37
• 第三章 納米銀的血液動力學和體內分布研究37-57
• 第一節(jié) 納米銀在大鼠體內的血液動力學研究38-45
• 1 材料與方法38-41
• 2 結果41-43
• 3 討論43-45
• 第二節(jié) 納米銀在大鼠體內的生物分布研究45-51
• 1 材料與方法45-46
• 2 結果46-50
• 3 討論50-51
• 第三節(jié) 納米銀的尿液和糞便代謝研究51-56
• 1 材料與方法51-52
• 2 結果52-53
• 3 討論53-56
• 本章小結56-57
• 第四章 大鼠靜脈染毒納米銀PBTK模型的初步構建和驗證57-68
• 第一節(jié) 大鼠靜脈染毒納米銀PBTK模型的初步構建57-63
• 1 方法57-59
• 2 結果59-63
• 第二節(jié) 大鼠靜脈染毒納米銀PBTK模型的優(yōu)化與驗證63-67
• 1 方法63
• 2 結果63-65
• 3 討論65-67
• 本章小結67-68
• 總結68-69
• 參考文獻69-74
• 綜述74-81
• 參考文獻78-81
• 作者簡介81-82
• 在研期間發(fā)表論文82-83
• 致謝83

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1 汪菲;徐維平;楊金敏;王艷萍;張莉;;納米銀的制備進展[J];亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥;2012年02期

2 張姍姍;薛玉英;唐萌;張婷;劉曉閏;張鵬;張智勇;;納米銀在小鼠體內的組織分布[J];東南大學學報(自然科學版);2012年02期

3 王冬梅;莫遺盛;江曉筠;;納米銀臨床應用研究進展[J];中國藥房;2007年05期

4 代小英;許欣;陳昭斌;張朝武;;納米銀制備方法概述[J];中國消毒學雜志;2007年06期

5 吳曉玲;鄭麗莉;溫秀芳;周曉蘭;;納米銀凝膠抗菌活性的研究[J];中國藥品標準;2007年04期

6 向冬喜;陳娜娜;裘紅梅;于增國;景立新;陳英杰;鄭叢龍;;納米銀毒理學安全性研究[J];實用醫(yī)學雜志;2010年11期

7 劉鵬鵬;關榮發(fā);劉明啟;黃光榮;戴賢君;;食品用納米銀的毒理學研究進展[J];毒理學雜志;2010年04期

8 常淼;彭秀麗;張慶峰;;納米銀抗菌水凝膠大鼠陰道給藥后體內銀元素的代謝與分布[J];東南國防醫(yī)藥;2011年02期

9 王芳;毛熙光;;納米銀材料在婦科疾病中的應用[J];中國組織工程研究與臨床康復;2011年16期

10 馬守棟;李明春;葉勇;曹恩惠;趙麗艷;;納米銀的制備與表征[J];中國藥學雜志;2011年13期

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1 陰永光;劉景富;江桂斌;;腐殖酸存在下銀離子的光還原——納米銀的天然來源?[A];第六屆全國環(huán)境化學大會暨環(huán)境科學儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

2 鐘海英;;納米銀醫(yī)用輔料的研究進展[A];銅牛杯第九屆功能性紡織品及納米技術研討會論文集[C];2009年

3 許利耕;歐陽五慶;李樹珍;何欣;;納米銀的制備及其復乳的體外抑菌活性[A];中國畜牧獸醫(yī)學會獸醫(yī)藥理毒理學分會第十次研討會論文摘要集[C];2009年

4 張鳳菊;吳霞;;納米銀-多氯聯苯共振光散射光譜研究[A];中國化學會第27屆學術年會第02分會場摘要集[C];2010年

5 陳國杰;宮永純;陳延明;沈國良;毛萍麗;袁曉光;;納米銀的制備及應用研究[A];中國顆粒學會第六屆學術年會暨海峽兩岸顆粒技術研討會論文集（上）[C];2008年

6 王玉柱;吳�？�;黃家倍;崔平;;納米銀的內耗和模量研究[A];全國第六屆固體內耗與超聲衰減學術會議論文集[C];2001年

7 莫黎昕;李路海;李亞玲;郝雅玲;喬淑楠;;納米銀膠的合成及其應用性能研究[A];第六屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（2）[C];2007年

8 巢靜波;于素娟;馮迎娣;譚志強;劉睿;陰永光;劉景富;;抗菌產品及環(huán)境水樣中納米銀和銀離子的形態(tài)分析[A];第六屆全國環(huán)境化學大會暨環(huán)境科學儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

9 黃科;周婧容;鄭成斌;侯賢燈;;基于碲化鎘量子點陽離子交換放大效應的銀及納米銀間接形態(tài)分析法[A];中國化學會第28屆學術年會第9分會場摘要集[C];2012年

10 張改梅;陳強;許文才;楊福軍;邱立強;袁瑋;;納米銀改性保鮮膜的抗菌及保鮮性能研究[A];顏色科學與技術——2012第二屆中國印刷與包裝學術會議論文摘要集[C];2012年

中國重要報紙全文數據庫 前10條

1 王秀蘭;美環(huán)保局加強對納米銀應用監(jiān)管[N];中國化工報;2006年

2 王秀蘭;美社會團體要求對納米銀進行管制[N];中國化工報;2008年

3 名訊;納米銀抗菌家具鑒定會在珠海召開[N];消費日報;2009年

4 本期嘉賓 英國諾丁漢大學無機化學博士 楊繼新 北京秦為信諾公關顧問有限公司總經理 殷強;殺菌抗毒的“衛(wèi)士”[N];中國紡織報;2008年

5 楊林;納米銀給創(chuàng)口消毒帶來新的感受[N];中國中醫(yī)藥報;2008年

6 記者 束洪福;10噸納米銀微粉生產線建成[N];科技日報;2005年

7 記者 姜澎;東華大學完成納米銀服裝研制[N];文匯報;2010年

8 李琴華;納米銀令細菌無處藏身[N];人民日報;2002年

9 ;納米銀抗菌新型涂料問世[N];中國技術市場報;2010年

10 叢林;嘉麗士漆品種營銷雙出新[N];中國化工報;2005年

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1 費陽;載有納米銀的新型復合補片的研制及應用[D];中國人民解放軍醫(yī)學院;2015年

2 唐寶玲;UV型納米銀導電油墨的制備及性能研究[D];華南理工大學;2015年

3 陳世龍;納米銀導電網絡的構筑及其對導電復合材料性能的影響[D];華南理工大學;2015年

4 蘆冬濤;熒光納米銀的制備及其在環(huán)境分析中的應用[D];山西大學;2014年

5 趙昔慧;海藻酸鹽原位制備納米銀/海藻纖維及其性能研究[D];青島大學;2015年

6 吳源;納米銀的生物效應及毒性作用機制[D];中國科學技術大學;2010年

7 陳大鵬;納米銀的可控制備及其應用研究[D];華中科技大學;2010年

8 有傳剛;含納米銀的膠原—殼聚糖多孔支架的促進創(chuàng)面修復作用研究[D];浙江大學;2014年

9 張萬忠;納米銀的可控制備與形成機制研究[D];華中科技大學;2007年

10 高向華;納米銀/天然高聚物復合抗菌溶膠的合成及其性能研究[D];太原理工大學;2013年

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1 李新林;納米銀涂膜液制備及其在海參低溫干制品中的應用[D];江南大學;2008年

2 余文娟;納米銀的細胞毒性研究[D];華東師范大學;2009年

3 耿健;創(chuàng)傷創(chuàng)面外用阿杰姆~（？）納米銀敷料后納米銀在體內的分布及毒理安全性研究[D];南方醫(yī)科大學;2011年

4 王志杰;納米銀及納米銀凝膠的毒性研究[D];華南理工大學;2011年

5 唐婷;納米銀的釋放及混凝劑去除的機理研究[D];安徽理工大學;2012年

6 辛琦;納米銀對水生生物的毒性效應及作用機制[D];華東師范大學;2015年

7 熊偉;中藥材中重金屬提取及檢測方法研究[D];昆明理工大學;2015年

8 熊文;利用細菌介導制備納米銀的研究[D];東北林業(yè)大學;2015年

9 張映;鉤狀木霉生物還原制備納米銀的研究[D];東北林業(yè)大學;2015年

10 楊宇;紙基納米銀噴墨導電油墨的制備及其性能研究[D];華南理工大學;2015年

  本文關鍵詞：納米銀生理毒物動力學模型（PBTK）構建與驗證，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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