随着纳米银（AgNPs）产品的商业化程度越来越高,应用越来越广泛,其暴露到环境中的风险也在增加,目前关于AgNPs的生物安全性还没有一个准确的论断。本文以SMMC-7721细胞为研究模型,以AgNO₃做阳性对照,采用传统的毒理学方法研究AgNPs对细胞的生物毒性效应。进一步从代谢组学的角度研究AgNPs对细胞胞内代谢物及相关代谢通路的扰动,分析其对细胞生物学活性和功能的影响,旨在揭示AgNPs生物毒性效应的潜在机制,这对于金属纳米材料的应用及其安全性评价具有重要意义。首先,采用透射电镜、紫外可见分光光度计、纳米粒度分析仪对AgNPs的形态、粒径、稳定性、分散性及水合粒径进行表征。测得AgNPs粒径分布窄,平均粒径为22.49±4.73 nm,颗粒形态多呈球形,在DMEM培养基中能稳定分散。其次,采用MTT法结合细胞形态学观察检测了AgNPs、AgNO₃对SMMC-7721细胞活性的影响,结果显示在一定浓度范围内AgNPs、AgNO₃会显著降低SMMC-7721细胞的存活率,且存在剂量依赖性。通过SPSS计算得AgNPs、AgNO₃作用细胞24 h后,细胞IC₅₀值分别为170.88±18.5 mg/L、30.43±4.33 mg/L。形态学观察发现AgNPs和AgNO₃均能明显影响SMMC-7721细胞的生长形态,随着AgNPs浓度的增加,细胞由长梭形变为圆形,胞内物质浓缩,在高浓度下细胞表面及内部有黑色颗粒附着。而AgNO₃作用下悬浮细胞明显增多,细胞肿胀变大,细胞生长受到明显抑制。此外,研究了AgNPs和AgNO₃对氧化应激相关指标包括GSH、SOD、CAT,细胞周期以及细胞凋亡的影响。测定结果显示,AgNPs和AgNO₃暴露会诱导细胞产生氧化应激,导致胞内抗氧化酶及还原剂GSH含量下降。利用流式细胞仪通过PI染色法及Annexin V/PI双染色法检测了两种材料对细胞周期、细胞凋亡的影响,结果显示AgNPs、AgNO₃暴露于SMMC-7721细胞后,均会引起细胞G₂/M期阻滞、细胞出现早期凋亡,且存在一定的剂量依赖性,表明AgNPs和AgNO₃对SMMC-7721细胞造成的毒性效应很相似,推测AgNPs的生物毒性可能与Ag⁺有关。最后,利用基于LC-MS的非靶向代谢组学技术,研究了暴露于AgNPs、AgNO₃的SMMC-7721细胞中差异表达的内源性代谢物及相关代谢通路,进一步阐释AgNPs对细胞产生的生物效应。代谢组学数据表明,AgNPs、AgNO₃均会导致烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、牛磺酸、磷脂酰胆碱、5-磷酸核糖代谢异常,此外,AgNPs会导致葡萄糖醛酸、N-乙酰基鞘氨醇、半乳糖硫酸神经酰胺代谢异常,AgNO₃会特异性影响（R）-4’-磷酸-L-半胱酰胺、花生四烯酸代谢。代谢通路分析发现AgNPs、AgNO₃会影响牛磺酸和低牛磺酸代谢、烟酸与烟酰胺代谢、戊糖磷酸代谢途径,而这些通路大多参与了细胞内的能量代谢以及氧化应激反应。此外,AgNPs还会影响鞘脂代谢、戊糖和葡萄糖醛酸盐的相互转化代谢通路,AgNO₃会影响泛酸与CoA生物合成、花生四烯酸代谢,这可能与AgNO₃、AgNPs所造成的细胞毒性差异有关。结合传统的细胞毒理学与代谢组学结果,可以推测AgNPs对细胞的毒性作用机制主要是通过氧化损伤及其相关通路产生的,而AgNPs颗粒解离出的Ag⁺可能在其中发挥了主要作用。