单组分和多组分纳米材料的生物分布与毒性比较研究：TiO2、SiC以及SiC@TiO2

《Particle and Fibre Toxicology》：A comparative biodistribution and toxicity study of single and multi-component nanomaterials: NMs: TiO2, SiC, and SiC@TiO2

本研究探究了单一及复合纳米材料（SiC、TiO?及其复合物）经气管内单次暴露后的体内毒性动力学和毒效学，发现复合物SiC@TiO?肺毒性较低，可能因组分拮抗效应，提示需独立评估多组分纳米材料。

　　

摘要

背景

随着纳米材料（NMs）在日常生活中的日益普及，其技术优势已经变得显而易见。然而，它们与生物系统的复杂相互作用带来了不确定性，可能导致不可预测的毒理学后果。本研究调查了由碳化硅（SiC）、二氧化钛（TiO₂）和SiC@TiO₂复合体制成的单组分和多组分纳米材料，以及与复合材料具有相同比例的SiC和TiO₂物理混合物的体内毒代动力学和毒效动力学。实验通过单次气管内给药方式将这些材料暴露于大鼠体内，并随时间（1小时至28天）评估生物反应，以确定无观察到的不良效应水平（NOAEL）。

结果

所有纳米材料都仅在肺组织中引起了轻微的结构变化，并引发了不同程度的炎症细胞浸润。随着时间的推移，观察到这些纳米材料从肺部转移到其他器官（心脏、脾脏、肝脏、肾脏），其中含Si和Ti的纳米材料在器官中的分布模式存在差异。支气管肺泡灌洗液分析显示，即使在NOAEL暴露水平下，也仅出现了轻微到中度的炎症反应，这表明生物效应具有延迟发生的特点。

结论

与单组分纳米材料相比，SiC@TiO₂表现出较低的肺毒性。这可能是由于其组成成分之间的拮抗作用所致。这些发现强调了将多组分纳米材料视为独立实体的必要性，并表明合理的材料设计有助于减轻不良生物效应，从而支持更安全的纳米技术发展。