【背景】目前已有大量的研究表明,纳米材料作为一种环境中的化学污染物,已经成为重要的致癌因素[1]。纳米氧化锌（Zn O NPs）,是一种粒径介于1-100 nm之间的精细无机产品,表现出许多特殊的性质,如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等,已经被广泛运用于生物制药、化妆品、生物成像、涂料等领域。由于这些特殊的性质加持,目前多领域应用的Zn O NPs已进入工业化生产,因此关于纳米氧化锌的毒性研究引起了广泛关注[2]。有研究表明当在皮肤表面局部应用Zn O NPs,会导致角质层中的锌离子含量的增加,随后可进入体循环和尿液[3]。气道吸入接触是化学、化妆品或油漆行业工人的主要接触方式,纳米颗粒能够到达外周气道部位,例如细支气管和肺泡区域。如果不被粘液纤毛转运机制带走,NPs可能会影响肺泡细胞并引起毒性、遗传毒性或炎症效应[4],Vermylen等人[5]认为,吸入或摄入超细结构具有深远的局部副作用和全身副作用,例如心血管疾病的风险增加,这些非常小的颗粒能够穿透气管和支气管树。ZnO NPs作为非持久性NPs的典型代表,具有很高的反应活性,当被释放到环境中或被动物摄入后,其特殊的物理化学性质容易发生转变,从而显著影响其毒理学效应。我们课题组之前的研究发现,Zn O NPs在超纯水中时效40-120 d后发生了物理化学转变。这说明在自然环境下,纳米氧化锌是可以经历一个老化的过程。与新鲜的Zn O NPs相比,老化的Zn O NPs的晶体结构发生了剧烈的变化,从清晰的晶体结构转变为非晶态或片状并且显示有新的化合物生成。在我们课题组之前的体外实验中发现,老化的纳米氧化锌具有更弱的细胞毒性以及更强的基因毒性[6];在裸鼠成瘤实验中我们发现纳米氧化锌慢性诱导使MEF细胞具有裸鼠成瘤能力,且老化组形成的肿瘤体积明显比新鲜组更大,表明纳米氧化锌具有致癌性[7]。越来越多的研究表明,对纳米氧化锌的毒理学探究有待继续发掘,并且对老化的纳米氧化锌与肿瘤之间的进一步探索非常必要。根据最新的全球癌症统计结果显示的2020年全球癌症发病率和死亡率,在全球癌症发生率中,女性乳腺癌超过肺癌占比11.7%成为全球最常见的癌症,并且在女性患者中的发生率和死亡率均处于第一[8]。因此目前有不少相关研究通过使用不同类型的纳米材料,对乳腺癌的转移进行评估与研究。例如有研究表明使用多璧碳纳米管长期诱导小鼠肺部微环境可以促进乳腺癌的转移[9];银纳米颗粒可以促进乳腺癌细胞的EMT样转化[10]。但是目前并没有研究探索纳米氧化锌对乳腺癌转移的影响,于是我们思考,我们课题组目前发现的这种老化的纳米氧化锌是否可以促进乳腺癌的恶性转移?因此我们做出以下实验设计,首先为了更好的观察乳腺癌的转移情况,我们选择雌性的Balb/C鼠,采用透射灯下经口直视滴注的方法,分别滴注PBS、经PBS稀释的新鲜的Zn O NPs、经PBS稀释的老化的Zn O NPs,鉴于纳米氧化锌会释放锌离子,为了后期解释老化态纳米氧化锌的作用机制我们加设经PBS稀释的氯化锌这一对照组;当肺部滴注之后,经尾静脉注射具有高效稳转表达荧光虫荧光素酶的小鼠乳腺肿瘤细胞系——4T1-Luci细胞,通过活体成像观察经不同材料影响后的肿瘤转移情况。【方法】1.首先需要制备新鲜的纳米氧化锌材料以及老化的纳米氧化锌,验证材料的可靠性,同时提前培养并验证4T1-Luci细胞是否已经具有高效稳转表达能力。2.采用无创性经气管滴注法对小鼠肺部滴注已稀释好的材料,每周一次,一共三次,在此期间记录小鼠体重,观察小鼠状态。3.三次肺部滴注后一周将小鼠进行安乐死,取小鼠静脉血液进行血常规检查。4.使用Q-PCR法检测三次滴注后小鼠肺组织IL-1β、IL-4、IL-10等相关因子的mRNA的表达情况。5.HE染色检测不同类型的材料对小鼠肺部的损伤程度,以及免疫荧光检测小鼠肺组织Gr1的表达情况。6.四个组别的小鼠用不同的材料进行肺部滴注后,给小鼠进行尾静脉注射4T1-Luci细胞,通过活体成像检测小鼠在不同材料的作用下乳腺癌细胞的转移情况。【结果】1.纳米氧化锌在老化过程中发生了物理化学转化,其晶体结构转变为非晶体结构并且有新的化合物形成。2.在小鼠造模过程中,老化组的小鼠体重下降最明显。3.Q-PCR结果显示老化组的小鼠肺部炎症因子的表达更强。4.HE结果显示老化组小鼠的肺部肺泡腔、终末细支气管以及毛细血管的损伤更严重,并且免疫荧光结果显示老化组的小鼠肺部Gr1+细胞的表达更加明显。5.活体成像结果显示在小鼠肺部滴注老化的纳米氧化锌后,可以加速转移性乳腺癌小鼠的死亡。【结论】1.纳米氧化锌在超纯水中可以发生老化现象。2.老化的纳米氧化锌和新鲜的纳米氧化锌相比,对小鼠肺部肺泡腔、终末细支气管以及毛细血管的损伤更严重。3.在小鼠肺部滴注老化的纳米氧化锌后,可以加速实验性转移小鼠模型中4T1的转移性定植和生长。