Characterizations and in vitro toxicity screening were performed on metal oxide engineered nanomaterials (ENMs) independently comprising ZnO, CuO, CeO2, Fe2O3, WO3, V2O5, TiO2, Al2O3 and MgO. Nanomaterials that exhibited the highest toxicity responses in the in vitro screening assays (ZnO, CuO, and V2O5) and the lesser explored material WO3 were tested for acute pulmonary toxicity in vivo. Female and male mice (C57Bl/6J) were exposed to aerosolized metal oxide ENMs in a nose-only exposure system and toxicity outcomes (biomarkers of cytotoxicity, immunotoxicity, inflammation, and lung histopathology) at 4 and 24 h after the start of exposure were assessed. The studies were performed as part of the NIEHS Nanomaterials Health Implications Research consortium with the purpose of investigating the effects of ENMs on various biological systems. ENMs were supplied by the Engineered Nanomaterials Resource and Coordination Core. Among the ENMs studied, the highest toxicity was observed for CuO and ZnO NPs in both in vitro and in vivo acute models. Compared to sham-exposed controls, there was a significant increase in bronchoalveolar lavage neutrophils and proinflammatory cytokines and a loss of macrophage viability at both 4 h and 24 h for ZnO and CuO but not seen for V2O5 or WO3. These effects were observed in both female and male mice. The cell viability performed after in vitro exposure to ENMs and assessment of lung inflammation after acute inhalation exposure in vivo were shown to be sensitive endpoints to predict ENM acute toxicity.

中文翻译：

---

使用体外筛选和小鼠急性吸入研究评估金属氧化物纳米材料的毒性

对独立包含 ZnO、CuO、CeO2、Fe2O3、WO3、V2O5、TiO2、Al2O3 和 MgO 的金属氧化物工程纳米材料 (ENM) 进行表征和体外毒性筛选。在体外筛选试验中表现出最高毒性反应的纳米材料（ZnO、CuO 和 V2O5）和较少探索的材料 WO3 进行了体内急性肺毒性测试。雌性和雄性小鼠 (C57Bl/6J) 在仅鼻暴露系统中暴露于雾化金属氧化物 ENM，暴露开始后 4 小时和 24 小时的毒性结果（细胞毒性、免疫毒性、炎症和肺组织病理学的生物标志物）分别为评估。这些研究是作为 NIEHS 纳米材料健康影响研究联盟的一部分进行的，目的是调查 ENM 对各种生物系统的影响。ENM 由工程纳米材料资源和协调核心提供。在研究的 ENM 中，CuO 和 ZnO NPs 在体外和体内急性模型中的毒性最高。与假暴露对照相比，ZnO 和 CuO 在 4 小时和 24 小时时支气管肺泡灌洗中性粒细胞和促炎细胞因子显着增加，巨噬细胞活力丧失，但在 V2O5 或 WO3 中未见。在雌性和雄性小鼠中都观察到了这些影响。体外暴露于 ENM 后进行的细胞活力和体内急性吸入暴露后肺部炎症的评估被证明是预测 ENM 急性毒性的敏感终点。在体外和体内急性模型中，CuO 和 ZnO NPs 的毒性最高。与假暴露对照相比，ZnO 和 CuO 在 4 小时和 24 小时时支气管肺泡灌洗中性粒细胞和促炎细胞因子显着增加，巨噬细胞活力丧失，但在 V2O5 或 WO3 中未见。在雌性和雄性小鼠中都观察到了这些影响。体外暴露于 ENM 后进行的细胞活力和体内急性吸入暴露后肺部炎症的评估被证明是预测 ENM 急性毒性的敏感终点。在体外和体内急性模型中，CuO 和 ZnO NPs 的毒性最高。与假暴露对照相比，ZnO 和 CuO 在 4 小时和 24 小时时支气管肺泡灌洗中性粒细胞和促炎细胞因子显着增加，巨噬细胞活力丧失，但在 V2O5 或 WO3 中未见。在雌性和雄性小鼠中都观察到了这些影响。体外暴露于 ENM 后进行的细胞活力和体内急性吸入暴露后肺部炎症的评估被证明是预测 ENM 急性毒性的敏感终点。对于 ZnO 和 CuO，在 4 小时和 24 小时，支气管肺泡灌洗中性粒细胞和促炎细胞因子显着增加，巨噬细胞活力丧失，但在 V2O5 或 WO3 中未见。在雌性和雄性小鼠中都观察到了这些影响。体外暴露于 ENM 后进行的细胞活力和体内急性吸入暴露后肺部炎症的评估被证明是预测 ENM 急性毒性的敏感终点。对于 ZnO 和 CuO，在 4 小时和 24 小时，支气管肺泡灌洗中性粒细胞和促炎细胞因子显着增加，巨噬细胞活力丧失，但在 V2O5 或 WO3 中未见。在雌性和雄性小鼠中都观察到了这些影响。体外暴露于 ENM 后进行的细胞活力和体内急性吸入暴露后肺部炎症的评估被证明是预测 ENM 急性毒性的敏感终点。