迄今为止,纳米物体的细胞毒性评价一直存在因评价者不同而得出不同结果的问题。东海国立大学组织岐阜大学和米乐m6官方网站(AIST)致力于找出其原因,并发现了评估纳米物体毒性的重要要点,纳米物体与普通化学物质不同。通过将发现的要点公之于众,并在ISO会议上与各国相关方达成共识,制定一个规定这些要点及其各自解决程序的国际标准ISO1)19337 已发布。
通过根据该标准进行评估,现在任何人都可以评估纳米物体的固有细胞毒性,并保证国际等效性。发布的国际标准有望促进纳米物体在国内外工业领域的正确使用,作为毒性评估方法的基础。
纳米物体至少具有一个维度纳米尺寸2)中的对象然而,由于它们体积小,人们担心它们很容易进入人体并对人类产生负面影响,自 2000 年代初以来已经进行了各种研究来评估它们的风险。
动物实验对于纳米物体的风险评估是有效的。然而,很难从动物福利和成本的角度评估所有物质。使用培养细胞进行毒性评估是动物实验的替代方法,是评估纳米物体毒性的有效方法,特别是对于筛选许多材料和了解毒性机制。问题在于,即使是具有相同化学成分的纳米物体,即使毒性低,也可能被判断为有毒,或者即使有毒,也可能被判断为无毒,并且细胞毒性结果因评估者而异。因此,需要解决这个问题。
岐阜大学和 AIST 的生物技术和计量部门利用各自的知识和专业知识来阐明纳米物体毒性评估因评估者而异的原因。
当我们开始研究时,大多数纳米物体毒性评估使用与一般化学品相同的方法。我们验证了传统方法是否适合评估纳米物体。结果表明,当应用传统方法时,评估结果与纳米物体的原始毒性不同。还清楚的是,细胞毒性结果因评估者、评估者准备样品后的时间而异。因此,为了消除这些影响,我们整理了以下必须牢记的三点。
首先是尺寸的变化。纳米物体很容易聚集,因此很少单独存在;它们与蛋白质和盐形成聚集体,尤其是在细胞培养基中。这些聚集体可能比纳米尺寸还要大,我们发现不同的评估者最终会评估不同尺寸材料的毒性,即使他们认为自己正在评估相同尺寸的纳米物体。此外,大的聚集物会因重力而下沉并积聚在细胞顶部,从而产生细胞暴露的量因人而异的问题。此外,纳米物体的细胞效应是内吞作用3)相关
第二是金属离子溶解。广泛使用的金属和金属氧化物的纳米物体比较大颗粒具有更大的单位质量表面积(比表面积),因此介质中金属离子的洗脱速度更快。细胞实验通常在封闭的实验系统中进行,例如在烧瓶中,洗脱的金属离子在培养基中积累。结果发现,根据评价时机,细胞毒性评价结果存在差异。
第三点是它的吸力强。纳米物体具有很大的比表面积,因此可以吸附周围的许多物质。研究发现,纳米物体吸附了培养基中细胞增殖所需的大部分蛋白质和盐,对细胞产生影响。细胞因缺乏营养而变得饥饿,引起异常反应。因此,培养基中存在足够的蛋白质和盐对于细胞生长至关重要。
所有这三点都会影响细胞反应,因此我们发现,虽然他们评估的是具有相同化学成分的纳米物体,但他们评估的是不同的目标,导致不同的评估者得出不同的细胞毒性结果。
为了解决这些问题,评估人员需要准确了解纳米物体聚集体的尺寸和洗脱的金属离子的量,并使用营养充足的培养基。这使得客观评估纳米物体的毒性并估计其固有毒性成为可能。
通过我们的论文和其他出版物,我们努力在国际上认识到在使用纳米物体的细胞测试中引起细胞反应的三个因素,尽管它们本身并没有毒性。同时,我们就如何正确认识这些问题、如何应对、消除其影响进行了反复讨论。我们已经确定了选择测量纳米物体状态和评估纳米物体毒性的方法所需的步骤。
为了在国际上标准化这些方法和程序,我们组织了与毒性评价相关的具体测量方法和程序的选择,并自2013年以来,在ISO/TC229(纳米技术)国际委员会会议上持续开展争取国内外各方理解和同意的活动。最终达成了国际共识,并发布了一项国际标准,描述了纳米物体细胞测试的要点以及解决这些问题的方法和程序。
使用此标准,您可以准确确定纳米物体对细胞的具体负面影响和有效性。这有助于了解纳米物体的固有特性。此外,还可以防止由于错误解释而导致不必要的动物实验,从而提高动物福利并降低成本。因此,我们将促进纳米物体在工业领域的正确使用。
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