纳米颗粒有多“毒”？可以杀肿瘤也可以损伤睾丸——男同胞们不哭

纳米材料负载药物形成的纳米药物在肿瘤等疾病治疗领域应用广泛，目前已有不少纳米药物进入临床实验甚至被批准用于临床疾病治疗。这些纳米药物中使用的纳米颗粒往往是有较好生物相容性、可降解性，同时无毒无害。但是近年来越来越多的研究表明不少纳米颗粒具有一定的毒性，与纳米颗粒的组成、形状、大小及表面物理化学性质密切相关，这也就促进了一个新的学科——纳米毒理学的兴起。那么这些有毒的纳米颗粒到底有多毒呢？它们又有什么用途呢？下面我们来看看那些典型的发表在《自然-纳米技术》、《美国科学院院刊》等顶级期刊上的有“毒”的纳米颗粒！

1、碳纳米管造成睾丸损伤

2010年一篇发表在《自然-纳米技术》上的文章表明反复注射碳纳米管会造成睾丸损伤，所幸这种损伤是可逆的，而且恢复后不会造成不孕不育。他们通过给雄性小鼠反复注射了5次碳纳米管，发现碳纳米管会富集在睾丸中（想想就觉得dan疼），从而产生氧化应激，导致睾丸损伤，注射15天后还发现输精管上皮变薄。

想想就觉得dan疼。图片来自网络

所幸，这种损伤在60或90天时基本恢复，在90天时发现精子的质量、数量及完整程度以及三种主要荷尔蒙的水平基本恢复正常，小鼠的生育能力也基本未受影响。还好，还能恢复，算是虚惊一场！

2、短期低剂量金纳米颗粒刺激导致细胞基因表达长期不可逆变化

今年一篇发表在《美国科学院院刊》上的研究论文表明即使用低剂量金纳米颗粒对人体细胞进行短期处理，也会导致人体细胞基因表达水平发生显著变化，而且这种变化并不可逆。在这项新研究中，他们采用了形状及表面化学组成不同的纳米颗粒处理人真皮成纤维细胞，浓度仅为0.1 nM，按处理时间分为两组，一组只处理24 h，然后将细胞培养基换掉，继续用正常培养基培养并观察，另一组则持续处理超过20周，结果发现不论处理时间长短，对细胞的活性都无明显影响，但是细胞的形貌及基因表达却发生了明显变化。他们认为细胞为了修复纳米颗粒刺激导致的损伤，改变了与氧化应激、细胞周期调节及炎症相关基因的表达水平。令人意外的是，短期暴露导致的基因表达变化竟然比长期暴露更剧烈，且这种基因表达的变化在处理完20周之后还存在！真可怕，相比前面可逆的睾丸损伤，这个基因表达的变化是不！可！逆！的！而且刺激剂量极低，所以做金纳米颗粒的同胞们要注意防护措施哟！

我就是毒，你敢咋地！。图片来自网络

3、各种毒死肿瘤细胞的纳米颗粒（肿瘤君表示躺着也中枪啊）

1）氧化铁纳米颗粒促进抗癌免疫

2016年一篇发表在《自然-纳米技术》的文章表明高剂量的Ferumoxytol（一种FDA批准用于治疗缺铁性贫血的氧化铁纳米颗粒）可以通过诱导肿瘤相关巨噬细胞向抑制肿瘤的M1型状态转化，从而可以抑制早期乳腺癌细胞的生长和肺癌转移。

Ferumoxytol诱导巨噬细胞吞噬癌细胞。图片来源：《自然-纳米技术》

2）超小硅纳米颗粒诱导癌细胞铁死亡

几乎在同一时间另一篇发表在《自然-纳米技术》上的文章则表明一种聚乙二醇（PEG）修饰的超小二氧化硅纳米颗粒（10 nm左右）可以吸附并富集铁离子，在营养不足的情况下导致癌细胞胞内铁离子含量升高，引起ROS升高，诱导癌细胞发生铁死亡，尾静脉注射这种纳米颗粒后可以显著抑制肿瘤生长。（铁死亡是一种最新发现的细胞死亡形式，与这两篇paper有关的详细报道，请点击这里查看）。

当然还有不少研究表明不同纳米材料具有抗癌效应，如金纳米颗粒可以抑制MAPK通路和上皮间充质转化而抑制肿瘤生长转移，金属富勒烯复合物可以特异性清除乳腺癌干细胞等，这里就不再一一列举。

纳米颗粒的毒理作用也远远不止这些，这里只给大家列举了比较典型的几项研究，一方面是想让大家对这个领域有所了解，也许哪天你会发现你做的纳米材料也可能变成抗癌神药；另一方面，也是最重要的，咱们做纳米材料的小伙伴们也要注意安全哦，有些毒理效应是慢性而且长期存在的，因此千万要做好防护措施哟，尤其是准备要宝宝的男同胞们，了解所接触材料的性质，做好防护！

参考文献：

[1] Bai Y, Zhang Y, Zhang J, et al. Repeated administrations of carbon nanotubes in male mice cause reversible testis damage without affecting fertility

Nature Nanotechnology, 2010, 5 (9): 683-689.

[2] Falagan-Lotsch P, Grzincic E M, Murphy C J. One low-dose exposure of gold nanoparticles induces long-term changes in human cells

Proceedings of the National Academy of Sciences, 2016, 113 (47): 13318-13323.

[3] Zanganeh S, Hutter G, Spitler R, et al. Iron oxide nanoparticles inhibit tumour growth by inducing pro-inflammatory macrophage polarization in tumour tissues

Nature Nanotechnology, 2016, 11 (11): 986-994.

[4] Kim S E, Zhang L, Ma K, et al. Ultrasmall nanoparticles induce ferroptosis in nutrient-deprived cancer cells and suppress tumour growth

Nature Nanotechnology, 2016, 11 (11), 977-985.

（本文由瀚海供稿）