近年来，纳米材料作为新型药物在从工业应用到纳米医学等广泛领域的潜在用途引起了人们对其毒理学特性的研究。从纳米材料的生产到消费者的使用和处置，纳米材料通过不同的接触途径与生命系统相互作用，并可能影响人类健康，最终影响环境。虽然传统的体外细胞毒理学技术提供了关于颗粒毒性的有价值的信息，由于纳米材料的大小、形状、表面电荷等可能的物理化学变化，在单次分析中以无创和无标签的方式获得高含量信息的重要性仍然是纳米毒理学中最大的挑战之一。

图1所示。(A) PC1在10 μM(红色)、5 μM(蓝色)和2.5 μM(黑色)条件下对暴露细胞和对照组细胞质进行两两分析，持续8 h。(B) PC1在不同PS-NH2浓度(细胞质)下的负载比较。4、8、12、24和48小时分别用黑色、蓝色、绿色、红色和品红表示。pc的阳性特征与暴露的细胞有关，而pc的阴性特征与其对照有关。为清晰起见，对负载进行了偏移。虚线表示每次加载的零“0”点。Efeoglu等人。分析师，2016,41(1):5417-5431。

作为一种振动光谱技术，拉曼光谱起源于光子与分子的非弹性碰撞，并提供了被研究样品的指纹信息。由于该技术的性质，指纹信息在分子水平上，样品制备步骤简单，光谱带宽窄，受水(生物样品的天然成分)的影响很小，该技术引起了对生物结构分析的兴趣。近年来，拉曼光谱作为一种分析细胞、组织和生物流体的工具的适用性已得到证实。该技术也被广泛用于亚细胞水平的细胞-药物和细胞-纳米颗粒相互作用的分析。

在我们的研究中，使用拉曼光谱监测剂量和时间依赖的细胞反应和细胞毒性事件对细胞生化成分的影响。胺化聚苯乙烯纳米颗粒(PS-NH)₂)被选为模型纳米粒子，因为它们的细胞毒性机制得到了充分的证明。选择人肺腺癌(A549)细胞是为了与其他研究保持一致，这些研究显示了许多细胞系的共同作用模式，并且它们作为人体吸入暴露的模型。常规和常用的细胞毒性试验，Alamar Blue (AB)进行4、8、12和24小时的颗粒暴露，以确定毒性作用。3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基溴化四唑(MTT)试验也用于8 h颗粒暴露，以比较不同细胞毒性试验的反应。A549细胞分别暴露于2.5、5和10 μM浓度的PS-NH中₂用于评价剂量依赖性毒性反应的光谱特征。同时，将细胞置于2.5 μM亚致死剂量下4、8、12和24 h，观察细胞中蛋白质、脂质和核酸等生物分子的毒性变化。从细胞质、细胞核和核仁获得拉曼数据集，并使用无监督主成分分析(PCA)来阐明和比较纳米颗粒暴露后细胞中剂量和时间依赖性的生物分子变化。

对于所有暴露时间和剂量，最突出的拉曼光谱标记，反映了暴露于模型PS-NH的细胞毒性反应₂在785和810 cm处发现了纳米粒子¹在细胞质中，反映了细胞质核酸含量的变化(图1)。值得注意的是，这种反应通常不能通过常规的细胞毒性试验识别出来。与蛋白质(酰胺I区(1550-1700 cm)对应的条带强度的伴随和后续变化¹)和脂质(1229和1438厘米)¹)也可用于确定纳米颗粒的毒性作用。拉曼光谱的使用有助于证实和进一步阐明纳米颗粒在细胞内的作用机制，拉曼细胞毒性光谱标记物鉴定的模型纳米颗粒可以潜在地用于筛选新的纳米颗粒的作用模式和毒性程度，在单一的无标签分析中。

女猎手Efeoglu^1，2，艾伦•凯西²，休·j·伯恩^2
1都柏林理工学院物理学院，凯文街，爱尔兰都柏林2号
²爱尔兰都柏林官方manbetx手机版凯文街，都柏林理工学院中非合作论坛研究所

出版

利用拉曼光谱法体外监测胺化纳米颗粒的时间和剂量依赖性细胞毒性。
刘建军，张建军，张建军
2016年9月21日

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