Springer Science and Business Media LLC

Tóm tắt Sự phát triển nhanh chóng của nhiều loại vật liệu nano công nghệ (được định nghĩa là các vật liệu được thiết kế và sản xuất có các đặc điểm cấu trúc với ít nhất một kích thước nhỏ hơn 100 nanomet) đã đặt ra một tình huống khó khăn cho các nhà quản lý trong việc xác định mối nguy. Viện Nghiên cứu Khoa học Đời sống Quốc tế / Viện Khoa học Rủi ro đã tập hợp một nhóm chuyên gia để phát triển chiến lược sàng lọc cho việc xác định mối nguy của các vật liệu nano công nghệ. Báo cáo của nhóm làm việc trình bày các yếu tố của một chiến lược sàng lọc thay vì một giao thức thử nghiệm chi tiết. Dựa trên việc đánh giá các dữ liệu hạn chế hiện có, báo cáo đưa ra một chiến lược thu thập dữ liệu rộng rãi áp dụng cho giai đoạn đầu này trong phát triển quy trình đánh giá rủi ro cho các vật liệu nano. Các lộ trình tiếp xúc đường miệng, da, hít vào và tiêm được đưa vào xem xét rằng, tùy thuộc vào các mô hình sử dụng, việc tiếp xúc với các vật liệu nano có thể xảy ra qua bất kỳ lộ trình nào trong số này. Ba yếu tố chính của chiến lược sàng lọc độc tính là: Các đặc tính lý hóa, các xét nghiệm In Vitro (tế bào và phi tế bào), và các xét nghiệm In Vivo. Có khả năng cao rằng hoạt tính sinh học của các hạt nano sẽ phụ thuộc vào các tham số lý hóa mà thường không được xem xét trong các nghiên cứu sàng lọc độc tính. Các tính chất lý hóa có thể quan trọng trong việc hiểu các tác động độc hại của các vật liệu thử nghiệm bao gồm kích thước và phân bố kích thước hạt, trạng thái agglomeration, hình dạng, cấu trúc tinh thể, thành phần hóa học, diện tích bề mặt, hóa học bề mặt, điện tích bề mặt, và độ xốp. Các kỹ thuật in vitro cho phép cô lập và thử nghiệm các con đường sinh học và cơ chế cụ thể dưới các điều kiện kiểm soát, theo cách mà không thể thực hiện trong các thử nghiệm in vivo. Các thử nghiệm được đề xuất cho độc tính đường vào của phổi, da và màng nhầy, và độc tính của các cơ quan mục tiêu cho nội mạch, máu, lá lách, gan, hệ thần kinh, tim và thận. Đánh giá phi tế bào về độ bền của hạt nano, tương tác protein, kích hoạt bổ sung và hoạt tính pro-oxy hóa cũng được xem xét.

Các hạt nano titanium dioxide (TiO₂) được sản xuất trên toàn thế giới với số lượng lớn để sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. TiO₂ NPs sở hữu các tính chất lý hóa khác biệt so với các hạt mịn (FP), điều này có thể làm thay đổi khả năng sinh học của chúng. Hầu hết các tài liệu được trích dẫn ở đây đã tập trung vào hệ hô hấp, cho thấy tầm quan trọng của việc hít phải như là con đường chính để tiếp xúc với TiO₂ NPs tại nơi làm việc. TiO₂ NPs có thể di chuyển đến các cơ quan hệ thống từ phổi và đường tiêu hóa (GIT) mặc dù tỷ lệ di chuyển dường như là thấp. Cũng có những nghiên cứu tập trung vào các con đường tiếp xúc tiềm năng khác của con người. Việc tiếp xúc qua đường miệng chủ yếu xảy ra thông qua các sản phẩm thực phẩm chứa phụ gia TiO₂ NP. Hầu hết các nghiên cứu về tiếp xúc qua da, bất kể là in vivo hay in vitro, đều báo cáo rằng TiO₂ NPs không xuyên qua lớp sừng (SC). Trong lĩnh vực nanomedicine, việc tiêm tĩnh mạch có thể đưa các chất mang hạt nano TiO₂ trực tiếp vào cơ thể con người. Khi tiếp xúc qua tiêm tĩnh mạch, TiO₂ NPs có thể gây ra các tổn thương bệnh lý ở gan, lách, thận và não. Chúng tôi cũng đã chứng minh rằng hầu hết các tác động này có thể do việc sử dụng liều rất cao của TiO₂ NPs. Ngoài ra, vẫn còn thiếu dữ liệu dịch tễ học về TiO₂ NPs mặc dù sản xuất và sử dụng của nó gia tăng. Tuy nhiên, các nghiên cứu về hít thở lâu dài trên chuột đã báo cáo có khối u phổi. Bài tổng quan này tóm tắt những hiểu biết hiện tại về độc học của TiO₂ NPs và chỉ ra các lĩnh vực cần thông tin thêm.

The study of the potential risks associated with the manufacture, use, and disposal of nanoscale materials, and their mechanisms of toxicity, is important for the continued advancement of nanotechnology. Currently, the most widely accepted paradigms of nanomaterial toxicity are oxidative stress and inflammation, but the underlying mechanisms are poorly defined. This review will highlight the significance of autophagy and lysosomal dysfunction as emerging mechanisms of nanomaterial toxicity. Most endocytic routes of nanomaterial cell uptake converge upon the lysosome, making the lysosomal compartment the most common intracellular site of nanoparticle sequestration and degradation. In addition to the endo-lysosomal pathway, recent evidence suggests that some nanomaterials can also induce autophagy. Among the many physiological functions, the lysosome, by way of the autophagy (macroautophagy) pathway, degrades intracellular pathogens, and damaged organelles and proteins. Thus, autophagy induction by nanoparticles may be an attempt to degrade what is perceived by the cell as foreign or aberrant. While the autophagy and endo-lysosomal pathways have the potential to influence the disposition of nanomaterials, there is also a growing body of literature suggesting that biopersistent nanomaterials can, in turn, negatively impact these pathways. Indeed, there is ample evidence that biopersistent nanomaterials can cause autophagy and lysosomal dysfunctions resulting in toxicological consequences.

Tóm tắt Dioxide titani (TiO2), còn được biết đến với tên gọi oxide titani (IV) hay anatase, là oxide tự nhiên của titani. Đây cũng là một trong những dạng được sử dụng rộng rãi nhất trong thương mại. Đến nay, không có thông số nào được thiết lập cho nồng độ trung bình của các hạt nano TiO2 trong không khí. Các nghiên cứu trước đây đã xác định rằng các hạt nano này chủ yếu không có độc tính tế bào và nhiễm sắc thể, mặc dù chúng đã được phát hiện tạo ra các gốc tự do cả trong môi trường ngoài tế bào (đặc biệt thông qua hoạt động quang xúc tác) và bên trong tế bào. Nghiên cứu hiện tại xác định vai trò của hạt nano TiO2 (anatase, ∅ < 100 nm) bằng cách sử dụng một số thông số như độc tính tế bào và độc tính di truyền, sự hình thành DNA-adduct và sự tạo ra các gốc tự do sau khi hạt được hấp thụ bởi các tế bào phổi người in vitro. Để so sánh, các hạt nano chứa sắt (hematite, Fe2O3, ∅ < 100 nm) cũng được sử dụng. Kết quả của nghiên cứu này cho thấy cả hai loại hạt nano đều nằm trong dịch tế bào gần nhân. Không có hạt nào được tìm thấy bên trong nhân, trong ty thể hoặc ribosome. Tế bào xơ phổi người (IMR-90) nhạy cảm hơn về các tác động độc tính tế bào và di truyền do hạt nano gây ra so với tế bào biểu mô phế quản người (BEAS-2B). Trái ngược với hạt nano hematite, hạt nano TiO2 không gây đứt DNA được đo bằng phương pháp Comet-assay ở cả hai loại tế bào. Sự tạo ra các loài oxy phản ứng (ROS) được đo cả trong và ngoài tế bào cho cả hai loại hạt, tuy nhiên, các hạt nano chứa sắt cần các điều kiện khử đặc biệt trước khi tạo ra gốc tự do một cách rõ rệt. Mức độ hình thành DNA adduct cao (8-OHdG) đã được quan sát thấy ở các tế bào IMR-90 tiếp xúc với hạt nano TiO2, nhưng không thấy ở các tế bào tiếp xúc với hạt nano hematite. Nghiên cứu của chúng tôi chỉ ra các cơ chế tác động khác nhau đối với hạt nano TiO2 và Fe2O3. Trong khi hạt nano TiO2 có khả năng tạo ra nhiều gốc tự do cao, dẫn đến độc tính di truyền gián tiếp chủ yếu do hình thành DNA-adduct, hạt nano Fe2O3 có tính chất làm đứt nhiễm sắc thể (gây ra đứt DNA) và cần các điều kiện khử để hình thành gốc tự do.

Tóm tắt Nền tảng Công nghệ nano đang phát triển nhanh chóng trên toàn cầu và việc sản xuất các hạt nano nhân tạo mới đang gia tăng, do đó có mối lo ngại rằng vật liệu nano có khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Mục đích của nghiên cứu này là điều tra tác động của việc mẹ tiếp xúc với titanium dioxide anatase (TiO2) kích thước nano đối với biểu hiện gen trong não trong giai đoạn phát triển, sử dụng phân tích vi giải mã cDNA kết hợp với thông tin về Gene Ontology (GO) và Medical Subject Headings (MeSH). Kết quả Phân tích biểu hiện gen bằng cách sử dụng các thuật ngữ GO cho thấy mức độ biểu hiện của các gen liên quan đến apoptosis đã bị thay đổi trong não của những chú chuột con mới sinh, và các gen liên quan đến sự phát triển não bộ đã bị thay đổi ở độ tuổi sớm. Các gen liên quan đến phản ứng với stress oxy hóa cũng đã thay đổi trong não của chuột 2 và 3 tuần tuổi. Sự thay đổi về biểu hiện của các gen liên quan đến chất dẫn truyền thần kinh và các bệnh tâm thần đã được phát hiện thông qua các thuật ngữ MeSH. Kết luận Việc mẹ chuột tiếp xúc với các hạt nano TiO2 có thể ảnh hưởng đến biểu hiện của các gen liên quan đến sự phát triển và chức năng của hệ thần kinh trung ương.