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纳米二氧化硅是纳米材料中的重要一员,其化学纯度高,分散性好,具有许多独特的理化性质,被广泛应用于生物医学、化妆品、建筑材料及化工生产的各个领域。随着纳米二氧化硅产量及应用范围的逐渐扩大,人群的接触机会日益增加。因此,有必要对纳米二氧化硅的生物效应和安全性进行研究。纳米颗粒的粒径越小,比表面积越大,处于颗粒表面的原子数就越多,其表面能会迅速增加。因此,纳米颗粒的粒径越小,自身的化学反应性就越高,但纳米颗粒所产生的生物学效应是否与粒径相关,目前还少有报道。本研究以体外培养细胞系人肝癌细胞HepG2作为模型,对四种不同粒径的二氧化硅颗粒(498 nm、68 nm、43 nm、19 nm)可能产生的生物学效应及其相关机制进行了初步的研究。采用透射电子显微镜(TEM)及动态光散射粒度分析仪(DLS)对二氧化硅颗粒的表征及稳定性进行检测;采用倒置生物显微镜观察HepG2细胞的生长情况;HE染色法观察细胞形态学改变;CCK-8试剂盒及MTT比色法检测二氧化硅颗粒对细胞增殖的影响;LDH释放法检测细胞膜完整性的改变;使用荧光显微镜观察细胞内ROS的产生及二氧化硅颗粒对细胞内DNA的损伤作用;并进一步采用流式细胞术(FCM)对细胞内的ROS、细胞周期及细胞凋亡进行检测。结果显示:二氧化硅颗粒的细胞毒性作用存在明显的剂量依赖性。并且随着二氧化硅颗粒粒径的减小,细胞形态改变逐渐明显,双核及多核发生率显著升高,细胞存活率逐渐下降,细胞膜完整性的改变逐渐明显。细胞内ROS的测定结果表明,Si498处理组细胞未出现明显改变,但三个纳米二氧化硅处理组,随颗粒粒径的减小,细胞内ROS的产生显著增加。四种二氧化硅颗粒均可引起DNA损伤及细胞周期分布的改变,并且随着颗粒粒径的减小,细胞内的DNA损伤程度逐渐增大,细胞凋亡率逐渐升高。结论:二氧化硅颗粒可对人肝癌细胞HepG2产生毒性作用,并且颗粒所产生的生物学效应与粒径有关,即二氧化硅颗粒的粒径越小,其对细胞的损伤作用越明显。本研究明确了二氧化硅颗粒与粒径相关的细胞毒性作用,并对其可能的机制作了初步探讨,为评价纳米二氧化硅颗粒的生物安全性提供实验依据。