李琴琴，趙英虎，孫友誼，高莉，邵田玉

山西省中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，太原 030051

納米銀材料的生物安全性研究進(jìn)展

李琴琴，趙英虎，孫友誼，高莉*，邵田玉

山西省中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，太原 030051

納米銀材料被廣泛應(yīng)用到醫(yī)療、化工、生物等許多領(lǐng)域，增加了與人類接觸的可能性，因此關(guān)注其生物安全性是很有必要的。本文對(duì)近年來(lái)納米銀的抗菌性和生物安全性研究進(jìn)行了綜述。首先分析了納米銀的皮膚毒性、呼吸系統(tǒng)毒性、消化系統(tǒng)毒性和其他組織毒性，其次分析了體外細(xì)胞毒性和細(xì)胞內(nèi)納米銀與生物大分子相互作用，最后對(duì)納米銀材料的人群暴露生物安全性及納米銀與銀離子毒性關(guān)系進(jìn)行了探討。本文旨在為納米銀的毒性作用機(jī)制研究提供參考，為建立標(biāo)準(zhǔn)的納米銀安全性評(píng)價(jià)體系提供依據(jù)。

納米銀；抗菌性；生物安全性

銀有廣譜抗菌性能，為了抑制菌類的生長(zhǎng)，在古代已經(jīng)出現(xiàn)銀器放置食品[1]。目前，在治療創(chuàng)傷方面已大量應(yīng)用納米銀，在傷口敷貼中應(yīng)用納米銀，不僅可以控制感染，又能加快傷口愈合的速度[2]。

納米銀材料性能穩(wěn)定，與普通銀相比在電學(xué)等諸多方面性能優(yōu)異，因此在化妝品、醫(yī)學(xué)和食品保鮮等眾多領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用。銀納米材料在日常生活中的應(yīng)用，包括服裝、口罩、家用水過(guò)濾器、殺菌噴霧、化妝品、食品添加劑、玩具等[3]。在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，包括納米銀抗菌輔料、納米銀外科縫線、納米銀心臟瓣膜、靶向劑等[4]。納米銀材料進(jìn)入人體的方式主要有:皮膚、飲食、呼吸、手術(shù)植入，當(dāng)與體內(nèi)不同組織或生物分子發(fā)生作用時(shí)可能會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。但是，人們注重產(chǎn)品的開發(fā)，忽視其可能產(chǎn)生的毒副作用。因此，在納米銀產(chǎn)品開發(fā)的同時(shí)，應(yīng)關(guān)注其生物安全性。

1　納米銀材料的抗菌性研究(Bactericidal properties research of nanosilver materials)

1.1納米銀材料的抗菌性

納米銀材料能很好地抑制細(xì)菌、真核微生物和病毒[5-6]。納米銀能夠抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、肺炎克雷伯桿菌以及銅綠假單胞桿菌的生長(zhǎng)，且其抑菌效果明顯優(yōu)于其他抗菌材料[7]。而且納米銀對(duì)不同的細(xì)菌，抑制效果可能不同。15 nm左右的納米銀顆粒在濃度為25 μg·mL-1時(shí)就能夠完全抑制大腸桿菌的生長(zhǎng)，而對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制效果較差[8]。Panacek等[9]研究表明納米銀對(duì)真菌有較強(qiáng)抑制作用，測(cè)定出它對(duì)致病假絲酵母菌的最小殺菌濃度，觀察到這種生長(zhǎng)抑制作用呈時(shí)間依賴性關(guān)系。該研究還發(fā)現(xiàn)，納米銀能夠損傷白色念珠菌的線粒體功能，誘導(dǎo)活性氧(ROS)的產(chǎn)生，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，從而也表現(xiàn)出抗真菌活性[10]。另外納米銀對(duì)很多病毒也有抑制效果。粒徑在1～30 nm的納米銀顆粒均能殺滅人類免疫缺陷病毒(HIV)，從而阻止HIV病毒的繁殖[11-12]。納米銀也能很好地抑制乙型肝炎病毒[13]和單純皰疹病毒-2[14]，從而保護(hù)人體健康。

1.2納米銀材料的抗菌作用機(jī)制

目前，納米銀材料的抑菌機(jī)理尚不十分清楚。人們認(rèn)為其抗菌方式主要有4種:(1)改變細(xì)胞膜通透性。用納米銀處理細(xì)菌后可改變細(xì)胞膜的通透性，導(dǎo)致很多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物流失，最終使細(xì)胞死亡[15-16]。(2)損傷DNA，納米銀可以釋放銀離子，其釋放的銀離子可以破壞細(xì)胞的DNA分子與部分蛋白酶，導(dǎo)致DNA分子產(chǎn)生交聯(lián)，或者催化形成自由基，致使病毒蛋白質(zhì)變性，同時(shí)抑制DNA分子上的供電子體，使DNA鏈發(fā)生斷裂從而導(dǎo)致細(xì)胞滅亡[17-18]。(3)降低脫氫酶活性。納米銀顆粒可與細(xì)胞蛋白質(zhì)中的很多基團(tuán)發(fā)生作用，如巰基、氨基等，從而降低這些基團(tuán)的活性。大腸桿菌經(jīng)納米銀處理后，顯著降低其呼吸鏈中的脫氫酶活性，并且酶活隨納米銀濃度的升高而降低[15]。(4)氧化應(yīng)激。納米銀可誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生ROS，進(jìn)一步造成還原型輔酶Ⅱ(NADPH)氧化酶類抑制劑(DPI)含量的減少，導(dǎo)致細(xì)胞死亡[19]。

2　納米銀材料的生物安全性研究(Biological security research of nanosilver materials)

由于納米銀和銀離子具有良好的抗菌性能，因而在醫(yī)療環(huán)保等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，這就為其與皮膚或血液提供了更多的接觸途徑，其一旦進(jìn)入生物體體內(nèi)就會(huì)蓄積[20]。因此納米銀材料對(duì)生命體和環(huán)境安全性問題受到了廣泛關(guān)注。目前，主要通過(guò)體內(nèi)試驗(yàn)和體外試驗(yàn)2種方法來(lái)評(píng)價(jià)納米材料的生物毒性。

2.1納米銀材料毒性的體內(nèi)試驗(yàn)研究

動(dòng)物試驗(yàn)中納米銀的暴露方式主要有吸入、灌胃、氣管滴注、皮下注射或靜脈注射等，其暴露能夠危害動(dòng)物的皮膚、呼吸、消化、肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和生殖發(fā)育等。

2.1.1皮膚毒性

目前，納米銀材料被廣泛應(yīng)用到醫(yī)療、化工、生物等許多領(lǐng)域，增加了與人類皮膚接觸的可能性。有研究表明短期暴露于納米銀環(huán)境中并不會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生影響，動(dòng)物試驗(yàn)表明，納米銀凝膠一次性接觸動(dòng)物皮膚無(wú)刺激性，說(shuō)明納米銀不會(huì)產(chǎn)生毒性作用[21]。此外，家兔皮膚經(jīng)丹參納米銀復(fù)合材料貼敷后，并未顯現(xiàn)紅斑，且無(wú)水腫，表明該材料對(duì)家兔皮膚無(wú)刺激[22]。然而有報(bào)道稱納米銀的生物毒性與納米銀顆粒的大小有關(guān)。Lee和Jeong[23]研究了納米銀對(duì)新西蘭雄兔已磨損皮膚的毒性，他們分別用2～3 nm和30 nm銀微粒處理該兔，并在24 h和72 h對(duì)其觀察，研究發(fā)現(xiàn)皮膚出現(xiàn)輕微的炎癥，說(shuō)明納米銀對(duì)磨損皮膚的刺激性很低，具有較低的生物毒性。

2.1.2呼吸系統(tǒng)毒性

納米銀可引發(fā)肺功能變化，其損傷程度與納米銀在呼吸系統(tǒng)中的沉積量和去除率有關(guān)。Kaewamatawong等[24]給小鼠氣管滴注納米銀溶液，30 d后發(fā)現(xiàn)小鼠肺組織出現(xiàn)急性炎癥以及肺功能降低。該研究還表明，決定納米銀毒性強(qiáng)弱的關(guān)鍵因素有可能是納米銀濃度和暴露時(shí)間。Ji等[25]選用18～19 nm的銀顆粒，將大鼠放置在該納米銀顆粒氛圍中，連續(xù)暴露28 d后，發(fā)現(xiàn)大鼠的任何生理生化指標(biāo)都未發(fā)生變化。然而，另有研究在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，讓大鼠連續(xù)暴露在相同的銀顆粒氛圍中98 d后發(fā)現(xiàn)，大鼠肺組織發(fā)生了不同程度的炎癥、肺泡壁增厚等病變癥狀，以致大鼠肺功能下降[26-27]。

2.1.3消化系統(tǒng)毒性

因具有較高的抗菌活性，納米銀不但可以作為消毒劑用來(lái)處理飲用水，還可以保護(hù)餐飲用具表面的腐蝕。因此，納米銀可通過(guò)包含或附著在食品添加劑、糧食、餐飲品等物質(zhì)中進(jìn)入到消化道中，也可以通過(guò)呼吸道在吞咽時(shí)進(jìn)入到消化道中。張紫虹等[28]以雌、雄NIH小鼠和SD大鼠為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象，喂食納米銀材料的消毒凝膠進(jìn)行急性毒性研究，結(jié)果表明對(duì)小鼠為無(wú)毒級(jí)。有研究也表明納米銀對(duì)小鼠生長(zhǎng)狀態(tài)無(wú)影響，鐘金棟等[29]經(jīng)口灌喂小鼠納米銀材料，一次給小鼠灌喂不同劑量的納米銀材料，發(fā)現(xiàn)小鼠在7 d內(nèi)沒有受到任何影響，消耗的飼料量和小鼠的體重不斷增加，而且小鼠的外在特征如大小、顏色、膚色、背毛和呼吸、精神狀態(tài)等均表現(xiàn)正常。已有研究顯示，納米銀灌注給小鼠后，小鼠免疫系統(tǒng)會(huì)受到影響，且毒性的大小與尺寸和劑量相關(guān)[30]。另外，經(jīng)口服含有納米銀的藥物而引發(fā)的毒性，可能與存在于胃腸道內(nèi)的復(fù)雜物質(zhì)(如食物、腸道菌群、消化酶、電解質(zhì)等)相關(guān)。所以，十分有必要研究胃腸道暴露時(shí)的動(dòng)力學(xué)特性。

2.1.4其他組織毒性

除以上所報(bào)道的納米銀毒性效應(yīng)，有文獻(xiàn)報(bào)道納米銀還可能對(duì)動(dòng)物的肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和生殖發(fā)育等產(chǎn)生一定的影響。

有研究采用灌胃的方式分別給予小鼠2.5 mg的納米銀(15 nm)和微米銀(2～3.5 μm)，暴露于納米銀3 d后，發(fā)現(xiàn)較高程度的肝組織炎性損害及4種與此癥狀有關(guān)的基因表達(dá)量發(fā)生改變，因此證實(shí)了納米銀會(huì)對(duì)肝臟產(chǎn)生毒副作用[31]。另有研究同樣表明，給動(dòng)物注射不同劑量的納米銀顆粒能影響肝臟中的丙二醛、谷胱甘肽含量，誘導(dǎo)肝組織病理學(xué)改變，且不同的肝組織病變呈劑量依賴性[32]。

由體內(nèi)實(shí)驗(yàn)可知，被植入小鼠體內(nèi)的納米銀伴隨血液透過(guò)血腦屏障，銀量隨時(shí)間的增加而增加，用組織化學(xué)自顯影技術(shù)分析腦室、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞，結(jié)果表明，這些地方都出現(xiàn)了納米銀[33]。體外實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，PC12細(xì)胞株的復(fù)制與分化都會(huì)受到納米銀的影響，導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)育出現(xiàn)問題[34]，這為研究納米銀的神經(jīng)毒性提供了理論基礎(chǔ)。

劉煥亮等[35]還發(fā)現(xiàn)納米銀粒子能夠紊亂細(xì)胞免疫功能，首先隨機(jī)將42只雄性Wistar鼠分為3類，分別為含納米銀3.5 mg·kg-1的低劑量組，17.5 mg·kg-1高劑量組和小牛血清對(duì)照組。第2天給所有小鼠通過(guò)非暴露式氣管滴注法注射毒素，持續(xù)5周，隨后割腹主動(dòng)脈使其死亡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)照組大鼠的脾、胸腺臟器系數(shù)沒有變化，含納米銀的實(shí)驗(yàn)組的大鼠體重明顯下降(P < 0.05)，外周血輔助性T細(xì)胞(CD4+)下降，而細(xì)胞毒性T細(xì)胞(CD8+)上升，進(jìn)而使得CD4+/CD8+比值明顯下降。

研究也發(fā)現(xiàn)納米銀對(duì)胚胎也是有危害的。用不同濃度的納米銀處理斑馬魚胚胎，結(jié)果表明胚胎的正常功能受到影響甚至死亡，并且發(fā)現(xiàn)損傷程度受納米銀濃度的影響，濃度越高毒性越強(qiáng)，從而造成細(xì)胞的發(fā)育毒性[36]。

2.2納米銀材料毒性的體外試驗(yàn)研究

目前，更加簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、便于控制的體外試驗(yàn)的檢測(cè)方法是評(píng)價(jià)納米材料生物安全性的重要方法。這種方法對(duì)細(xì)胞的毒性影響較?。粚?shí)驗(yàn)對(duì)象為細(xì)胞、動(dòng)物組織或人體，減少了活體動(dòng)物試驗(yàn)。

2.2.1納米銀的細(xì)胞毒性

任何生物材料應(yīng)用于人體首先都要進(jìn)行生物安全性評(píng)價(jià)。目前，生物材料對(duì)細(xì)胞的毒性作用是評(píng)價(jià)其安全性標(biāo)準(zhǔn)首先要考慮的事情。對(duì)納米材料進(jìn)行細(xì)胞毒性試驗(yàn)研究有重要意義，它能在較短時(shí)期內(nèi)檢測(cè)出納米材料對(duì)細(xì)胞的毒副作用，因此納米材料的體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)，能簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、快速地篩選出大量納米材料中可能對(duì)人體產(chǎn)生毒副作用的一部分，并對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)條件、用不同的設(shè)備進(jìn)行多次試驗(yàn)，為納米材料的體內(nèi)安全性使用提供一定的依據(jù)，可減少不必要的活體動(dòng)物試驗(yàn)。

目前，對(duì)于納米銀的毒性機(jī)理尚不清楚。近年來(lái)，很多人關(guān)注納米銀對(duì)體外細(xì)胞的毒性作用。納米銀能誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生凋亡，凋亡程度受到納米銀顆粒大小、形狀、表面修飾、團(tuán)聚、電荷等情況和細(xì)胞類型的影響[37]。納米銀的細(xì)胞毒性主要有:降低細(xì)胞存活率、引起細(xì)胞膜破壞、誘導(dǎo)氧化應(yīng)激、影響炎性因子的分泌、改變細(xì)胞間隙連接通訊功能、損傷DNA分子以及提高細(xì)胞凋亡速度等。

有研究對(duì)納米銀骨水泥進(jìn)行體外細(xì)胞毒性檢測(cè)，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組對(duì)人成骨細(xì)胞不會(huì)造成影響，證明含有納米銀骨水泥能有效抵抗多種耐藥菌，且屬無(wú)毒級(jí)[38]。然而，也有一些文獻(xiàn)研究納米銀和單質(zhì)納米銀對(duì)細(xì)胞存在一定的毒性，降低細(xì)胞存活率及誘導(dǎo)活性氧的生成[39]。

Kittler等[40]研究發(fā)現(xiàn)，納米銀的細(xì)胞毒性與Ag+密切相關(guān)，納米銀在溶液中溶解釋放的Ag+在細(xì)胞內(nèi)部累積，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。但Zhan等[41]研究認(rèn)為少量的Ag+在細(xì)胞內(nèi)快速通過(guò)時(shí)，不與細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。細(xì)胞經(jīng)過(guò)納米銀處理后，納米銀會(huì)與細(xì)胞核及線粒體等細(xì)胞器相互作用，使得細(xì)胞器的正常功能發(fā)生紊亂，進(jìn)一步誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生死亡，顯示細(xì)胞毒性的敏感靶可能是線粒體，細(xì)胞凋亡是從喪失線粒體正常功能開始的。納米銀粒子會(huì)損傷鼠胚胎干細(xì)胞，破壞線粒體功能，進(jìn)而破壞細(xì)胞，表現(xiàn)出較強(qiáng)的毒性作用[42]。Hussain等[43]對(duì)2種不同顆粒的納米銀材料的細(xì)胞毒性進(jìn)行了體外研究，發(fā)現(xiàn)這2種納米銀材料均能破壞鼠胚胎肝細(xì)胞，改變其外形并產(chǎn)生皺縮，從而顯著降低細(xì)胞線粒體功能，明顯增加培養(yǎng)液中乳酸脫氫酶(LDH)濃度，表明納米銀能夠破壞細(xì)胞膜。納米銀會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激，并伴隨有細(xì)胞毒性的產(chǎn)生。有研究表明，用納米銀治療慢性骨髓性白血病患者，其能通過(guò)并破壞患者的白血病細(xì)胞K562細(xì)胞膜并影響ROS的釋放，從而導(dǎo)致氧化應(yīng)激，最終致使細(xì)胞死亡，證明納米銀粒子對(duì)于慢性骨髓性白血病的惡化及發(fā)展起到很好的抑制作用[44]。小鼠肺成纖維細(xì)胞瘤細(xì)胞(L-929)暴露到納米銀環(huán)境中，顯著增強(qiáng)了ROS相關(guān)的金屬結(jié)合蛋白家族基因水平，激活NF-kB通路以及JAK-STAT信號(hào)通路，導(dǎo)致其發(fā)生改變的作用機(jī)理可能是經(jīng)納米銀處理后，細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生遺傳毒性作用[45]。

2.2.2納米銀與生物大分子作用

目前對(duì)納米銀材料的毒理學(xué)和生物安全性，尚無(wú)明確的定論。因此我們應(yīng)該進(jìn)一步從分子水平上研究納米銀顆粒。納米銀獨(dú)特的物理化學(xué)性能，使其通過(guò)內(nèi)吞、吞噬和擴(kuò)散等多種方式被攝入到細(xì)胞中，接觸線粒體、細(xì)胞核等細(xì)胞器，破壞它們的功能，進(jìn)一步結(jié)合蛋白質(zhì)等生物大分子，對(duì)細(xì)胞的正常功能造成損傷[46]。當(dāng)用納米銀處理細(xì)胞時(shí)，面臨的第一個(gè)障礙就是細(xì)胞蛋白質(zhì)，其與細(xì)胞蛋白質(zhì)作用會(huì)影響代謝機(jī)制[47]。有研究表明，納米銀會(huì)破壞細(xì)胞內(nèi)DNA分子，證明其會(huì)影響細(xì)胞的遺傳毒性[48]。Ahamed等[49]的研究表明，納米銀經(jīng)不同表面修飾后，也會(huì)影響DNA分子，斷裂細(xì)胞中的DNA分子雙鏈，進(jìn)一步使抑癌蛋白(p53 Protein)，表達(dá)受到影響。Paul等[50]的研究也表明，納米銀粒子能活化p53和其他與DNA分子修復(fù)相關(guān)蛋白，從而誘發(fā)癌變。在成年斑馬魚上發(fā)現(xiàn)納米銀能引起DNA損傷，磷酸化組蛋白(γ-H2AX)和p53表達(dá)增加[51]；虹鱒魚暴露于納米銀后發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化(LOP)，DNA鏈出現(xiàn)斷裂[52]。此外，納米銀粒子還可以對(duì)半胱天冬酶的活性和促炎細(xì)胞因子水平造成影響，納米銀作用于細(xì)胞后，使細(xì)胞中的白細(xì)胞介素-1和白細(xì)胞介素-6的水平顯著提高[53]。Mishra和Singh[54]的研究表明小麥用納米銀處理后，能分別明顯降低小麥根腐病菌(B. Sorokiniana)的聚酮合酶(PKS1)和小柱孢酮脫水酶(SCD1)2種基因的表達(dá)，這2種基因下調(diào)從而導(dǎo)致黑色素合成減少。

近年來(lái)，研究納米銀粒子與生物分子的作用成為一個(gè)熱點(diǎn)，為納米銀分子水平上的毒性作用機(jī)制提供依據(jù)。

2.3納米銀材料的人群暴露生物安全性

人們?cè)诤芏喾矫娑紩?huì)接觸到納米銀材料，由于納米銀顆粒的特殊性能，人體與外界接觸部位的防御機(jī)制會(huì)被突破，所以我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫募{米銀材料存在很大的安全隱患。有研究報(bào)道，銀中毒與長(zhǎng)期暴露在白銀相關(guān)的環(huán)境有關(guān)，皮膚和眼睛處出現(xiàn)硒化銀和不可逆轉(zhuǎn)的硫化物沉淀，皮膚和眼睛等地方的顏色會(huì)改變[55]。含銀紡織品能長(zhǎng)時(shí)間與機(jī)體大量表面區(qū)域直接接觸，可能對(duì)健康產(chǎn)生不良效應(yīng)，穿含銀產(chǎn)品衣服的人可能會(huì)更容易受到感染，兒童和成人會(huì)患有皮膚病。Pluut等[56]同樣報(bào)道含銀服裝使皮膚受損，并且受損程度可能取決于銀滲透到皮膚中的量。

有大量的研究資料表明，納米銀存在一定的毒副作用，但也有研究表明納米銀對(duì)機(jī)體的影響是相當(dāng)有限的，且影響相當(dāng)?shù)汀Ｈ祟愐簧佑|到的納米銀含量不足以對(duì)人體產(chǎn)生危害[57]。雖然納米銀材料對(duì)人體的損害還沒有明確的認(rèn)識(shí)，但是我們還是應(yīng)該合理地使用含納米銀的產(chǎn)品。

2.4納米銀與銀離子毒性的關(guān)系

銀離子和銀化合物可表現(xiàn)出優(yōu)良的殺菌性能，但同時(shí)也會(huì)對(duì)生物造成一定的毒性效應(yīng)，其毒性是納米銀釋放出的銀離子作用還是納米級(jí)粒徑的銀單質(zhì)的獨(dú)特作用或是兩者的共同作用目前還沒有明確定論[58]。

關(guān)于納米銀與銀離子毒性的關(guān)系，有關(guān)研究人員做了廣泛研究。van Aerle等[59]認(rèn)為納米銀釋放銀離子是其重要的致毒機(jī)制之一。銀離子和納米銀處理斑馬魚表現(xiàn)出不同程度的畸形，因此認(rèn)為兩者的作用方式有可能不同[60]。周群芳等[61]同樣認(rèn)為銀離子和納米銀暴露都可對(duì)稀有鮈鯽產(chǎn)生急性毒性效應(yīng)，但納米銀毒性作用遠(yuǎn)低于銀離子，銀離子與納米銀在水環(huán)境中可能存在著相互轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程，銀離子向納米銀的轉(zhuǎn)化降低毒性過(guò)程相對(duì)短暫，而納米銀可以從零價(jià)銀緩慢轉(zhuǎn)化為銀離子，成為釋放銀離子毒性效應(yīng)的持久性釋放源。目前用大腸桿菌做過(guò)的所有的化學(xué)品毒性測(cè)試結(jié)果表明銀離子(添加硝酸銀)的毒性作用最強(qiáng)，然而游離銀離子(如硝酸銀)和納米銀毒性對(duì)大型蚤沒有顯著影響[62]。但有結(jié)果表明襪子納米銀產(chǎn)品和紡織納米銀產(chǎn)品的溶液毒性相對(duì)與納米銀來(lái)說(shuō)更強(qiáng)[63]。這些結(jié)果與以前研究結(jié)果不一致:納米銀相比于銀粒子毒性較小[61,62,64]。原因是在這些研究人員測(cè)試的是純銀納米粒子，而此試驗(yàn)用的材料是商業(yè)銀紡織產(chǎn)品。這些結(jié)果表明毒性是由其他元素或化合物加入以及制造工藝引起的，而不是納米銀的作用。因此，納米銀的純度可能影響其毒性機(jī)理。Xu等[65]研究發(fā)現(xiàn)納米銀的毒性雖然主要由銀離子引起，但其毒性是納米銀和銀離子協(xié)同作用的結(jié)果。

3　結(jié)語(yǔ)(Conclusion)

綜上所述，納米銀獨(dú)特的抗菌活性，人們?cè)诃h(huán)保、醫(yī)療、生物等許多領(lǐng)域都會(huì)接觸到納米銀，因此關(guān)注其生物安全性是很有必要的。基于現(xiàn)有的研究，納米銀的毒性及其機(jī)制尚不完全清楚，還需不斷的深入研究。如何極大地發(fā)揮納米銀材料的應(yīng)用潛力，又不會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生毒害，成為擺在研究者面前的首要問題。

迄今為止對(duì)有關(guān)納米銀的毒性研究中，納米銀的制備、粒徑、形態(tài)、大小、劑量和純度等不盡相同，且納米銀的暴露方式和作用對(duì)象等也存在不同，故難以將各實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較并形成定論。而且，納米銀在產(chǎn)生毒性作用中某些機(jī)制可能存在著交叉和相互作用。因此，對(duì)納米銀分子水平的毒性作用機(jī)制以及納米銀與銀離子毒性關(guān)系做系統(tǒng)研究，必將為納米銀毒理學(xué)提供參考，進(jìn)而找到相應(yīng)的控制和解毒辦法，為納米銀的臨床應(yīng)用提供全面的安全性評(píng)價(jià)資料，并在此基礎(chǔ)上建立全面的、切實(shí)可行的納米藥物安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

通訊作者簡(jiǎn)介：高莉(1980—)，女，博士，副教授，主要研究方向?yàn)榧{米材料生物效應(yīng)及其毒理學(xué)。

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◆

A Review on the Research Progress of Biological Safety of Nanosilver Materials

Li Qinqin, Zhao Yinghu, Sun Youyi, Gao Li*,Shao Tianyu

School of Chemical and Environmental Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, China

7 May 2015accepted 28 July 2015

Nanosilver materials have been widely used in many fields, such as medicine, chemistry, biology,and etc.. With the increasing contact between nanosilver and people, the biological safety of nanosilver products needs to be concerned. In this paper, the bactericidal properties and biological security research of nanosilver in recent years are reviewed. Firstly, the skin toxicity, respiratory system toxicity, digestive system toxicity and other tissue toxicity of nanosilver are analyzed. Secondly, cell toxicity of nanosilver in vitro and the interaction between nanosilver and biomacromolecules in cell are analyzed. Finally, the biological safety of human exposure to nanosilver materials and the toxicity relationship between nanosilver and silver ions are also discussed. This paper provides reference for the toxicity mechanism research of nanosilver, and provides the basis for establishing standard safety evaluation system of silver nanoparticles.

nanosilver; antibacterial action; biological safety

山西省青年科技研究基金(2012021027-3)；山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(20140311008-7)

李琴琴(1992-)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)榧{米材料生物效應(yīng)及其毒理學(xué)，E-mail: 1520533431@qq.com

Corresponding author)， E-mail: gaoli@nuc.edu.cn

10.7524/AJE.1673-5897.20150507001

2015-05-07錄用日期:2015-07-28

1673-5897(2015)6-035-08

X171.5

A

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