重要纳米材料生物效应机制及安全性评价研究

精选文档精选文档PAGE38精选文档项目名称：重要纳米资料的生物效应系统与安全性

谈论研究

首席科学家：赵宇亮中国科学院高能物理研究所

起止年限：2011.1至2015.8

依赖部门：中国科学院

二、预期目标

整体目标

本项目将环绕与工作场所和纳米产品相关，已经规模化生产或使用的重要纳米资料的生物效应与安全性张开研究，在学术上获得重要打破的同时，抓住机会，提高我国纳米家产所面对的国际竞争力，为我国纳米科技可连续发展的重要国家需求，供给保障。

在科学上：要点揭穿：生产车间纳米颗粒的开释与聚会行为，工人裸露限量以及健康效应，食品纳米颗粒进入胃肠道后的行为和命运；在细胞、分子水平上揭穿这些纳米资料与呼吸系统、心血管系统、胃肠道以及皮肤互相作用机理；力争抢先揭穿影响工作场所和开销品中纳米颗粒生物安全性的要点要素和共性规

律；揭穿纳米颗粒与产品增加剂的复合－共同效应关系；获得拥有重要国际影响力的研究成就。培育一批能够进行原创性研究的高水平人材。

在应用上：精选出能够用于谈论纳米资料安全性的生物学或毒理学的指标；提出我国自主知识产权的与工作场所和开销产品相关的纳米资料安全性谈论方

法和评估程序；向国家提出相关纳米资料的职业接触限值OELs；为国家建立相应的安全谈论系统供给科学依据，提高我国纳米家产的国际竞争力，支撑国家纳米科技可连续发展。

五年预期目标

揭穿工作场所中重要纳米资料（TiO2、ZnO、SiO2、Al2O3、富勒烯、碳纳米管的健康效应；建立工作场所吸入纳米颗粒特点与生物效应和安全性的关

系；说明开释空气中的纳米颗粒吸附2－3种重金属和1-2种重要有机污染物的复合－共同效对付生物安全性的影响；说明工作场所纳米颗粒健康效应的分子系统；

科学客观论述食品相关5种重要纳米颗粒（如Ag、TiO2、ZnO、SiO2、

Al2O3）的生物效应，以及与2-3种增加剂的复合－共同效应；论述这些纳米颗

粒对胃肠道、皮肤的作用规律；发现这些纳米颗粒生物学效应的分子系统；建立针对食品相关5种重要纳米颗粒的开释与性质检测方法；建立这种复杂成分纳米产品中纳米颗粒生物效应研究的实验方法学；

综合上述成就，从10-15种复杂要素中力争精选出3-5种决定产品中纳米颗粒的毒理学效应的要点要素；说明它们影响细胞或生物分子的基本过程；在此基础上，提出1种适合纳米生物效应的高通量精选方法（包含细胞模型、检测

参数、检测方法，以及集成的技术系统等）；进一步联合理论模拟和上述研究结

果，建立纳米资料生物效应的定量构效关系，发展相关的剖析展望模型；研究纳米技术相关的社会伦理学现象，为提高公众的接受度和理解度出谋划策。

获得一批拥有国际影响的原创性成就，在国际重要学术刊物包含Science或Nature系列期刊上宣布高质量论文100篇以上，申请国际国内专利10项以上。

向国家提出经实验考据过的纳米安全性谈论方法1种，纳米安全性谈论程序草案

1部；向国家提出1-2种重要纳米资料的职业接触限值。培育一批有国际影响力

的中、青年学术带头人，培育研究生40名，博士后10-15名。

三、研究方案

学术思路

已有的纳米毒理学研究结果存在三个突出的问题，发现了一系列复杂的毒理学现象，但是系统不清；研究在大剂量，急性裸露下惹起的毒性反应，固然可用

于“突发事故”的安全性评估，但对纳米资料含量低的纳米产品其实不适用；缺乏实质工作现场的研究，以致没法对生产场所的安全谈论做出正确的结论。所以，本项目的基本学术思路：（1）从观察现象转移到揭穿系统，在细胞和分子水平上，

系统揭穿纳米生物效应特别是纳米毒理学过程的分子系统；（2）从单一组分纳米资料研究发展到研究复杂成分的纳米产品。直接研究开销产品如食品等中的纳米颗粒，才能建立科学客观谈论方法，扭转目前以为纳米产品不安全的误区；（3）从实验室模拟研究深入到工作现场研究。因为有先期实验室模拟研究成就的积

累，使针对更为复杂的现场研究成为可能（对国家建立安全性评估系统而言，现场研究结果比实验室模拟结果更为真实靠谱；（4）建立纳米毒理学效应迅速精选方法学至关重要，传统资料一般3-5个要素就可以决定其毒理学行为。但是因为纳米特点，纳米资料平常需要研究10-15个不一样样样要素。所以，研究高通量精选方法，迅速精选出决定纳米资料或产品安全性的要点要素，才能实质指导纳米产品和纳米技术的研发。

所以，本项目的研究思路将与实质应用亲近联合起来，从生物整体、组织器官，要点是生物分子，逐层选择，逐层深入，综合考虑各种相关成分的共同效应，系统地揭穿纳米尺度下物质的毒理学效应的重要系统，说明纳米尺度颗粒与生物系统互相作用的过程；建立纳米产品与生产现场中的纳米颗粒的生物效应、与纳米特点、以及与环境要素之间的相关性；建立产品中纳米颗粒的毒理学剖析、测试方法和评估流程。

研究方案

考虑同时兼备科学研究和国家需求，我们的研究方案将从纳米资料和相关

产品的整个生命周期的四个阶段下手：一是纳米资料的生产，二是含纳米资料的

产品的生产，三是开销者使用纳米产品，四是荒弃办理（图1）。生产过程开销/使用过程

保留运输保留运输保留运输纳米资料纳米产品含纳米颗粒生产半成品加工产品生产职业人群一般人群开销者裸露运输荒弃物

生态环境裸露污水排放

图1.纳米资料与相关产品的生命周期

先期的研究，主要会合在第一阶段生产的纳米资料的生物效应与安全性。本项目要点针对第二和第三阶段所开释的纳米颗粒张开研究。欧洲不停出现的反对纳米技术的大规模游行（见“研究背景”中的介绍和文件），实质上是因为人们不清楚纳米资料毒理学效应和纳米产品的安全性所以致的误会。建立科学客观谈论纳米产

品安全性的方法，是扭转目前一提到纳米产品就以为不安全的误区的独一方法。所以，直接选择与开销产品亲近相关的阶段进行研究，尽管难度大，但是拥有紧急性，一方面它对保障纳米科技的顺利发展至关重要，另一方面，针对这个阶段的科学研究也凑近空白。

依据上述的整体设置和布局，联合拟研究的要点科学问题，我们设计了如图

A所示的整体研究方案。环绕纳米资料在生物体内的过程与行为，说明纳米资料对生物作用的分子机理及安全性这此中心目标。

我们第一睁动工作场所纳米颗粒的研究，包含开释，职业裸露与安全性等（由

课题1分工肩负）：研究纳米资料生产过程中开释的纳米颗粒在空气中的行为，特别是聚会和表面吸附行为；建立工作场所纳米颗粒的采集方法和表征方法；选

择并确定适合研究工作场所纳米颗粒经呼吸裸露的动物模型；研究低剂量、长久

裸露纳米颗粒与呼吸系统的互相作用，以及与心血管系统的互相作用，发现相关

的生物安全性指标。

课题3纳米颗粒生物效应与安全性分子作用系统

课题1生产纳米资料在课题2场所生物体内纳米纳米的过程与行为产品中颗粒的纳米&开释，纳米资料对生物作用颗粒的裸露与的分子机理及安全性健康安全性效应研究课题4纳米产品相关纳米颗粒安全性谈论方法

图2A.整体研究方案（课题设置方案）

开销者也是直接接触纳米产品的重要集体。所以，本项目的第二个重要对象是开销产品中纳米颗粒（由课题2分工肩负）。我们拟研究市道上最典型的纳米产品：食品。这种产品拥有使用量大，接触人最多的特点。因为产品的成分复杂，所以我们第一研究食品相关纳米颗粒的开释、转移与表征；研究食品中纳米颗粒与胃肠道系统的互相作用如汲取、分布、储蓄、转运、代谢和排泄；并且从所研

究的不一样样样层次的毒理学指标中，精选出能够适合谈论食品相关纳米颗粒相关生物安全性的指标。

纳米毒理学的知识系统是建立科学客观谈论纳米产品安全性的基石为此，我们设计了相应学术方案（图2B）。针对食品而言，我们将要点研究食品纳米颗粒在胃肠道微环境中的纳米特点变化，食品纳米颗粒对胃肠道中菌群的影响等；为

了保障产品中纳米颗粒的长久安全，产品增加剂至关重要，所以，食品中纳米颗

粒与产品增加剂，相关纳米颗粒与空气污染物的复合－共同效应，也将是研究的

要点。

计算机模拟体外实验体内实验纳米物理化

颗粒学特点

纳米颗粒/

小分子间作用

分子响应细胞响应脏器响应受体/配体作用-基因活化-生理变化联合DNA-蛋白质合成-均衡扰动蛋白质氧化-改变信号-组织发育-蛋白质耗竭-器官功能纳米颗粒/

小分子代谢物

个体响应

致死剂量

体征变化

生殖影响

致癌作用

图2B.整体研究方案（学术方案）

联合上述研究结果，针对工作场所吸入纳米颗粒惹起呼吸系统与心血管系统

伤害的分子系统，以及开销产品摄入纳米颗粒惹起胃肠道与皮肤伤害的分子机

制，张开系统的研究（图2B）。选纲要点靶细胞，研究不一样样样物理化学性质的纳米

颗粒对肺上皮细胞、免疫细胞、血液细胞、血管内皮细胞等的作用，对细胞结构

和功能的影响。研究纳米资料对细胞凋亡信号转导的影响，经过形态学观察、显微电镜、DNA凝胶电泳、酶联免疫（ELISA）和TUNEL法等检测细胞凋亡，测

定细胞凋亡信号通路及相关蛋白（Bcl-2/Bcl-XL、Fas/FasL、TNFR/TNF-、TRAILR/TRAIL等）及编码基因的表达，商讨不一样样样纳米资料、不一样样样纳米参数对细胞信号转导门路的关系。应用代谢组学方法找寻特异性生物标记物。应用基因组学或功能基因组学技术找寻典型纳米颗粒作用的效应基因。研究它们与前面精选的重要生物大分子的联合或作用对蛋白分子构象、功能、自组装过程的异常调控作用，以及对蛋白分子间互相鉴别和互相作用的搅乱或影响；在细胞和分子水平上总结共性规律和作用机理，揭穿决定纳米颗粒生物学效应的机理（这部分内容由课题3肩负）。毒性Y-QSAR毒性Y毒Nano-理y=f(X)学y效应

??

纳米颗粒特点XX

米构

米尺寸/分布

聚/齐集

表面/局域化学修

表面荷

面貌

自装

粒子数目度

量子效

化学成

物理形

量X裸露门路

同效

⋯⋯

图3.建立Nano-QSAR数学模型研究纳米特点与生物活性的相关性

目前国内外还没有建立出适合的纳米资料生物效应的谈论方法，这也是目前发展纳米技术的最大瓶颈之一。特别是生物微环境中纳米颗粒的检测方法，细胞环境中纳米颗粒的检测方法，组织环境中纳米颗粒的检测方法，体内纳米颗粒的检测方法；在此基础上我们进一步集成上述三个方面研究结果以及所建立的实验

方法，从不一样样样的层次研究纳米颗粒生物安全性的谈论原理，并精选出一套最正确方案。第一是利用理论模拟，发展纳米资料的定量构效关系，建立数学模型以及纳米颗粒特点与生物活性的相关性（图3）；第二是建立纳米颗粒靶器官精选的细胞

系统、和基于细胞氧化应激的纳米生物安全性谈论方法，建立细胞水平上的invitro高通量谈论系统（图2B）；第三是基于斑马鱼或线虫的纳米颗粒生物安全性谈论迅速检验方法，精选出适合纳米产品毒性化验的生化指标（这部分内容由课题4肩负）。项目的创新点和研究特点

1．初次张开纳米资料生产场所的系统研究：祖先主要研究大剂量，急性裸露下的纳米颗粒在实验室模拟系统下惹起的毒性反应，可用于“突发事故”的安全性评估，而实质生产场所中的纳米颗粒拥有低剂量、长久裸露的特点。在人体裸露剂量低的状况，纳米颗粒吸入惹起的机体反应能否拥有可逆转性（被生物体修复）？它们与纳米特点的关系？效应逆转的临界时间与人裸露周期（如吸入时间，剂量与频度等）之间的关系？都是本项目提出的创新课题。

2．初次张开成分复杂的纳米产品的生物效应与安全性研究：本项目直接研究关

乎民生的食品等开销品中纳米颗粒的生物效应，和单纯纳米资料比较，难度大，实验设计复杂，相关纳米产品安全性评估方法和展望模型，到现在还是空白。

3.研究目标直接为纳米技术面对的两大难题之一供给解决方案：目前有两大瓶

颈限制了纳米技术的发展和应用：“缺乏纳米安全性知识系统与谈论方法”，与“缺乏纳米尺度上的可控加工与大规模生产技术”。本研究结果将建立“相关资料的纳米安全性谈论方法”，并初次为国家提出纳米资料的职业接触限值，这些目前在

国际国内都还是空白。为纳米技术面对的两大难题之一供给解决方案。

获得重要打破的可行性剖析

本项目依赖的国内优势科研机构，研究团队在此领域已有长久合作研究的基础。在先期研究中，不但建立了一系列已经被国际同行认同的研究方法，也获得了一系列有重要国际影响的阶段性研究结果。为本项目的实行供给了坚固基础。

因为各肩负单位之间优势互补、强强联合，从多种角度和多个层次上张开联合攻关，拥有在这一领域获得创新性打破的优异机会。详尽以下：

科学目注明确，研究起点高：本项目不但联合了项目构成员的长久研究累积，也包含项目构成员的原创性研究思想。项目内容牢牢抓住纳米资料生物效应的中心和前沿问题，经过各肩负单位的共同调研，长久追踪剖析国际发展态势，和前

期研究所发现的重要共性问题，提出了明确的研究目标。在该领域，项目组是国际上拥有较大影响力的研究团队，在某些方面拥有引领地位，所以，本项目的研究起点高，在继承拥有重要意义的先期研究结果的基础上，力攻新的打破点。研究设施齐全，实验条件具备：本项目依赖单位中国科学院纳米生物效应与安全性要点实验室，拥有设施优异的实验室和相关大型设施。如国家纳米科学中心拥有纳米特点表征实验平台，以及纳米检测与标准化中国科学院要点实验室；中国科学院高能物理研究所拥有同步辐射国家实验室各相关实验站。肩负单位还拥有本项目研究所需要的实验室和各种大型设施，如：细胞和分子生物学实验室、动物实验室、专门的同位素标记实验室、透射电镜、原子力显微镜、红外光谱、拉曼光谱、核磁共振、X射线衍射仪、圆二色光谱仪、共聚焦荧光显微镜及活细胞工作站、生物质谱、小动物活体成像设施等。

3.研究基础扎实，先期累积丰厚：由北京大学，国家纳米科学中心，高能物理研究所，上海大学，东南大学等单位构成的项目组，包含了国内最早张开纳米生物效应与安全性研究及其纳米资料生物医学应用的优势单位，在纳米资料设计与

合成、纳米资料的生物效应与机理的研究、纳米资料的生物标记与检测等方面拥有较深沉的累积，获得了一批重要的成就，研究基础坚固，先期累积丰厚，在国内外产生了较大的学术影响（拜见“研究基础”和“国内研究现状”）。

掌握动向迅速，有利重要打破：项目申请人担当本事域多个国际学术组织的专家，易于掌握国际最新发展动向，具备保证项目顺利实行并获得重要打破性的有利条件：本项目申请人和部分构成人员，目前应邀担当多个与纳米安全相关的

国际学术组织的重要职务。如担当学术刊物Particle&FiberToxicology(IF-5.4)的副主编；从2008年开始每年月表中国政府参加国际标准化组织（ISO）相关纳米安全标准的制定工作；从2005年开始，应邀担当世界经济合作组织OECD的“纳米安全工作组”专家；2006年担当联合国环境与发展署“纳米技术与环境健康专家组”专家；2007年担当欧盟科技委员会国际评审专家组专家（负责欧盟纳米

毒理学与安全性方面的研究计划评审）；2008年应邀担当加拿大科学院

NanosafetyProgram顾问；2009年应邀担当欧盟“纳米器件安全性专家组”专家。

2010年担当美国化学会在夏威夷召开的“纳米资料健康效应”会议主席。

课题设置

我们将项目分解成四个课题，各课题紧扣中心目标，亲近连接形成有机整体。

课题1：工作场所中纳米颗粒的开释，职业裸露与安全性研究主要研究内容：研究工作场所纳米颗粒的开释行为和聚会行为；研究工作场所纳米颗粒的采集方法和表征方法；研究工作场所纳米颗粒经呼吸裸露的动物模型；研究低剂量长久裸露纳米颗粒与呼吸系统、心血管系统的互相作用；研究低剂量长久裸露纳米颗粒相关生物安全性谈论指标。

预期目标：建立工作场所中重要纳米资料环境开释与裸露水平的检测和表征方法，发现颗粒物的动向变化规律；剖析不一样样样构成和理化性质的纳米颗粒裸露对呼吸系统、心血管系统作用的差异，研究影响其生物安全性的要点要素和共性规律。为职业场所环境卫生标准的建立供给理论基础。

课题肩负单位：国家纳米科学中心，中国科学院高能物理研究所课题负责人：陈春英，研究员，国家纳米科学中心

主要肩负人员：

刘宇研究员中国科学院高能物理研究所

王国豫教授中国科学院高能物理研究所

李玉锋副研究员中国科学院高能物理研究所

宫建茹副研究员国家纳米科学中心

研究经费比率：21%

课题2：开销品中纳米颗粒的健康效应研究

主要研究内容：研究食品相关纳米颗粒的开释、转移与表征；研究食品中

纳米颗粒与胃肠道系统的互相作用，在体内的动力学过程包含汲取、分布、储蓄、转运、代谢和排泄；研究食品相关纳米颗粒的健康效应，建立适合于开销品纳米资料一般毒性、致畸性、致敏性、免疫毒性等的检测方法。

预期目标：建立食品/化妆品中重要纳米颗粒的动向分布与理化性质表征，

发张开销品如食品这种复杂系统中纳米颗粒进入生物体后的汲取与转运过程，揭穿食品相关纳米颗粒产生的健康效应，为公众纳米食品安全使用供给指导，为国家食品开销品工业的安全健康发展供给重要数据。

课题肩负单位：上海大学，北京大学

课题负责人：王海芳，教授，上海大学主要肩负人员：

刘元方院士北京大学/上海大学

曹傲能教授上海大学

贾光教授北京大学

潘登余副教授上海大学

研究经费比率：22%

课题3：纳米颗粒的生物效应与安全性分子作用系统研究

主要研究内容：研究食品纳米颗粒在胃肠道微环境中的特点变化；研究食品纳米颗粒对胃肠道中菌群的影响；研究纳米颗粒的免疫原性；研究纳米颗粒与产品增加剂以及空气污染物的复合－共同效应；研究工作场所吸入纳米颗粒惹起呼吸系统与心血管系统伤害的分子系统；研究开销产品纳米颗粒摄入惹起胃肠道与皮肤伤害的分子系统。

研究目标：说明生产场所与开销品中纳米资料纳米特点与生物体交互作用的机理，揭穿决定纳米颗粒生物效应的主要要素，说明纳米颗粒的细胞生物效应的基本规律；说明纳米颗粒与生物分子互相作用的基本过程；初步揭穿决定纳米颗粒的靶分子选择性规律，说明纳米生物学效应的分子机理。

课题肩负单位：中国科学院高能物理研究所，南京大学

课题负责人：赵宇亮，研究员，中国科学院高能物理研究所主要肩负人员：

丰伟悦研究员中国科学院高能物理研究所

顾民教授南京大学

汪冰副研究员中国科学院高能物理研究所

研究经费比率：31%

课题4：纳米颗粒安全性高通量精选方法、谈论方法与谈论程序研究

主要研究内容：研究细胞、组织和活体等生物微环境中纳米颗粒的检测方法；

研究基于细胞水平的纳米颗粒生物安全性谈论方法，研究纳米颗粒理化特点与生物活性的相关性。研究纳米颗粒靶器官精选的细胞系统以及细胞毒性精选的生化指标和方法。发展迅速高通量纳米颗粒生物安全性谈论方法：研究基于斑马鱼胚胎发育模型的纳米颗粒毒性迅速检验方法；研究基于线虫模型的纳米颗粒毒性迅速检验方法；研究基于氧化应激(ROS)的纳米颗粒生物安全性谈论的高通量精选方法。理论研究纳米资料的定量构效关系；研究人造纳米资料安全性谈论程序和方法。

预期目标：建立纳米产品及相关纳米资料安全性谈论的研究方法；建立相关纳米资料安全性的高通量迅速精选方法；揭穿纳米资料构效关系；说明纳米颗粒与生物体、细胞、生物分子互相作用的基本过程与规律；建立人造纳米资料安全性谈论程序（草案）框架。

课题肩负单位：东南大学，中国科学院高能物理研究所课题负责人：唐萌，教授，东南大学主要肩负人员：

浦跃朴教授东南大学

薛玉英教授东南大学

王大勇教授东南大学

柴之芳院士中国科学院高能物理研究所

张智勇研究员中国科学院高能物理研究所

研究经费比率：26％

四、年度计划

研究内容预期目标监测生产环境及工人实质裸露的纳米颗粒物粒径大小、数目、质量分布；

建立典型的心血管疾病动物模

型如自己高血压SHR大鼠模型，检测其裸露于纳米资料（如

CNTs）今后，血压、心率、血脂蛋白、CRP等的变化，研究不一样样样剂量、尺寸和表面性质纳米颗粒对心血管系统功能的影响

第3.采集动物的血液、肺、肝、肾、脾和心脏等脏器，利用生物电镜、特异性染色检测其病理和超一微结构的变化；

建立卵清蛋白致敏的易感模型动物，研究低剂量、长久呼吸暴

年露纳米颗粒对肺部炎症和病理伤害谈论；

比较不一样样样理化性质纳米资料对机体免疫细胞的伤害、活化和分化的影响；

观察不一样样样年龄、职业、文化程度与收入集体对纳米技术的认识与认知程度、对发展纳米技术的态度。

对食品包装资猜中存在的纳米颗粒的面貌特点、尺寸大小和化

建立纳米颗粒不一样样样理化性质与心血管系统疾病如高血压的关系；

建立纳米颗粒不一样样样理化性质与呼吸系统免疫性疾病的关系；

说明纳米颗粒惹起免疫活化/控制、免疫细胞分化、免疫伤害的细胞系统。

商讨纳米颗粒呼吸裸露作用的靶器官。

获得纳米颗粒从包装资猜中浸出的相关规律；

获得纳米颗粒在模拟胃/肠液中的行为规律；

获得纳米颗粒对细胞毒性的基本数据；

制备出同位素110Ag标记的Ag纳米颗粒；

获得食品相关的纳米资料的详尽表征数据。

说明研究食品工业中广泛使用的纳米颗粒在胃肠道生物微环境中的聚会、溶解性、表面电性、表

研究内容预期目标

学构成等进行详尽的表征，并研究这些纳米颗粒从包装资猜中的浸出状况，包含浸出率、浸出速度等；

对纳米颗粒在模拟胃/肠液中的溶解和分别状况进行研究，测定纳米颗粒在模拟液中的溶解度，研究溶解的动力学过程和化学反应特点，并对节余纳米颗粒的分别状态进行剖析；

研究纳米颗粒对胃肠道细胞模型的细胞毒性，研究纳米颗粒惹起细胞活力、存活率、膜通透性、线粒体膜电位、DNA复制和蛋白质表达等等的变化；

制备同位素（110Ag）标记的Ag纳米颗粒，对制备的纳米颗粒进行放射性比活度、粒径、分别性等表征，为体内纳米颗粒的定量检测打下基础；

对食品相关的商业化纳米资料进行比表面积测定、纯度测定、X射线衍射剖析、红外剖析、EM

面吸附特点等物理化学性质的变化。

11.论述上述纳米颗粒在不一样样样的pH值、离子强度、氨基酸、蛋白质浓度条件下的氧化还原、水解反应均分子过程。

揭穿食品相关的纳米颗粒对影响胃肠道功能的重要消化酶活力的影响规律和调控方法。

揭穿纳米颗粒与不一样样样的细胞器，特异的氧化酶和还原酶的互相作用，对蛋白质、核酸、矿物质等浓度、性质和功能的影响。

建立定量检测不一样样样组织器官中纳米颗粒分布的剖析方法，争取实现纳米颗粒在活体或组织的及时、动向检测。

建立基于成像技术的组织和体内环境中纳米颗粒检测方法。

观察等系统的表征。

研究食品工业中广泛使用的纳

米颗粒如（Ag、TiO2、SiO2、CNTs等）在模拟人体胃肠道生物微环境中的pH、离子强度、氨基酸、蛋白质浓度等生物微环境条件对纳米颗粒聚会、溶解性、表面电性、表面吸附特点等

初步建立生物体内纳米资料的成像方法。

完成纳米颗粒的靶器官毒性的细胞精选系统的实验准备。

初步建立基于细胞水平的纳米颗粒生物安全性谈论方法。

研究内容预期目标

物理化学性质的影响。

研究上述纳米颗粒在不一样样样生物微环境下如不一样样样的pH值、离子强度、氨基酸、蛋白质浓度时，可能产生的氧化还原、水解均分子反应过程。

研究食品相关的纳米颗粒如（Ag、TiO2、SiO2、CNTs等）对影响胃肠道功能的重要的消

化酶活力的影响。

研究纳米颗粒与细胞微环境（如不一样样样的细胞器，特异的氧化酶和还原酶存在下，在血液和细胞培育液中）互相作用，对细胞、体液中主要活性成分，如蛋白质、核酸、矿物质等浓度、性质和功能的影响。

张开纳米资料的标记（放射性标记、荧光标记及稀有金属标记）技术的研究。

综合运用各种检测技术对纳米资料标记方法进行靠谱性检测。

进行纳米资料在体内分布的成像方法研究，如整体检测技术、组织检测技术、细胞检测技术、纳米资料分布的定量检测方法等。

进行纳米颗粒特点与生物活性的相关性的研究。

研究细胞增殖、细胞因子分泌以

初步精选纳米颗粒细胞毒性的生化指标。

完成定量构效关系（QSAR）数据库建立的先期准备工作。

确认常例食品安全性毒理学谈论方法与代表性纳米食品毒理学检测方法的异同点。

研究内容预期目标及ROS生成状况。

基于线虫的纳米颗粒急性毒性迅速检验方法研究。

进行定量构效关系（QSAR）数据库代表性纳米资料的选择、数据库相关资料检索。

进行常例食品安全性毒理学谈论方法运用于代表性纳米食品毒理学检测可行性的剖析。

监测生产环境及工人实质裸露的纳米颗粒物粒径大小、数目、质量分布；

采集工作场所以及空气环境中

的纳米颗粒并对其相关理化性

第质进行详尽表征；

比较生产的纳米颗粒和采集的

生产场所大气颗粒物的粒径分二布特点。

说明工作场所纳米颗粒的环境开释与聚会行为的动向变化规律；

建立纳米颗粒不一样样样理化性质与心血管系统疾病如高血脂的关系；

说明纳米颗粒自己特点随环境条件的变化规律。

建立典型的心血管疾病动物模

年型高脂血症ApoE-/-小鼠，检测纳米颗粒呼吸裸露后，对正常动物和高脂血症ApoE-/-小鼠）肺功能的影响，

确定食品中纳米颗粒浸出的影响要素及其影响大小；

获得纳米颗粒的汲取、分布和排泄数据；

检测纳米颗粒呼吸裸露后，对正6.揭穿不一样样样细胞系在纳米颗粒毒

常动物和高脂血症ApoE-/-小

研究内容预期目标

鼠）心血管功能的影响，比较血压、心率、血脂蛋白、CRP等变化；研究不一样样样剂量、尺寸和表面性质纳米颗粒对心血管系统的影响；采集动物的肺、肝、肾、脾和心脏等脏器，检测其病理变化；

观察纳米资料可能开释的不一样样样门路（生产、运输、存储、办理危险或有隐蔽毒性的纳米产品；实验室与工作场所的环境等）。

研究温度、pH值等多种要素对食品相关纳米颗粒从包装资猜中的浸出率和浸出动力学的影响，对浸出纳米颗粒的面貌、化学构成、分别状态等进行表征；

利用放射性示踪/ICP-MS等技术，对纳米颗粒经口染毒后的汲取总量和汲取速率、在各组织中的分布和储蓄、在各组织间的转移以及经过尿液和粪便排泄等进行系统研究；

对纳米颗粒细胞毒性进行系统研究，比较不一样样样细胞系在染毒后活力、膜圆满性、存活率、凋亡/坏死、物质摄入和细胞间通信的变化，比较不一样样样指标的敏感性；

合成不一样样样的纳米颗粒，如尺寸、结构和化学构成不一样样样的纳米颗粒，并进行化学构成、尺寸、表

性评估中的敏感性，确定细胞毒性检测方法；

获得尺寸、结构和化学构成不一样样样的纳米颗粒用于后续的毒性试验；

获得纳米颗粒对小鼠的胃肠道毒性的基本数据，揭穿纳米颗粒毒性的剂量效应和时间效应。

说明生产环境纳米颗粒对呼吸系统、心血管系统细胞的增殖、分化、迁徙和功能的影响。

揭穿食品相关的纳米颗粒对胃

肠道系统相关的细胞的增殖、分化、迁徙和功能的影响。

论述纳米颗粒的表面性质对细胞膜圆满性、通透性、流动性、去极化、膜电位和膜电压门控钾/钙通道电流的影响；

揭穿生产环境以及食品相关的

纳米颗粒对生物膜离子通道、膜表面电荷转移的影响；

论述生产环境开释到空气中的纳米颗粒对呼吸道淋巴细胞的免疫调控作用、炎症反应和超敏反应等。

研究内容预期目标

面性质、分别状态、晶型结构等多种剖析表征；

研究纳米颗粒对小鼠的胃肠毒性，测定纳米颗粒惹起小鼠生理指标、血生化、血常例、组织病理特点、组织凋亡/坏死、肠胃道功能、氧化应激水相同的变化，并研究染毒剂量和裸露时间对纳米颗粒毒性的影响。

研究生产环境开释到空气中的纳米颗粒对呼吸系统、心血管系统细胞的增殖、分化、迁徙和功能的影响。

研究食品相关的纳米颗粒对胃

肠道系统相关的细胞的增殖、分化、迁徙和功能的影响。

研究纳米颗粒的表面性质如亲水、疏水或双亲的纳米颗粒对细胞膜圆满性、通透性、流动性、去极化、膜电位和膜电压门控钾/钙通道电流的生物学效应；

研究生产环境或食品相关的纳

米颗粒对生物膜离子通道、膜表面电荷转移的影响；

研究生产环境开释到空气中的纳米颗粒对呼吸道T淋巴细胞的免疫调控作用、调理炎症反应和超敏反应等。

利用环境扫描电镜张开活细胞内纳米资料的检测方法研究。

实现多尺度下细胞内人造纳米资料的检测。

建立不一样样样纳米颗粒在活细胞内动向分布、胞吞与胞吐过程的研究方法。

建立细胞中不一样样样纳米资料的定量检测技术。

精选纳米颗粒细胞毒性的生化指标。

建立纳米颗粒靶器官毒性的细胞精选系统。

建立基于斑马鱼胚胎发育的纳米颗粒毒性迅速检测方法。

弄清纳米颗粒对线虫的神经毒性以及毒作用机理。

建立定量构效关系（QSAR）数据库。

确认常例化学品安全性毒理学谈论方法运用于代表性纳米资料毒理学检测方法的异同点。

研究内容预期目标

张开同位素或荧光标记、细胞器特异性标记、透射电镜等技术观察纳米颗粒在细胞中的转运和定位的方法研究。

研究纳米资料对细胞直接伤害的生化检测、对不一样样样种类细胞炎症相关基因活动和蛋白表达的影响、采纳激光共聚焦显微镜研究细胞对纳米颗粒的摄入、实质细胞对淋巴细胞和巨噬细胞产生炎症介质的影响。

进行斑马鱼胚胎发育的纳米颗粒毒性迅速检测方法的研究。

进行纳米颗粒对线虫的神经毒性的相关研究。

进行QSAR数据库相关资料的数据谈论、精选和过录。

进行常例化学品安全性毒理学谈论方法运用于代表性纳米资料毒理学检测可行性的剖析。

研究内容预期目标第

三

年

工作场所纳米颗粒低剂量、长久呼吸裸露动物模型的建立；

利用不一样样样裸露方式的动物模型，研究纳米颗粒在机体各组织器官内的汲取、分布、转运、代谢和排泄过程（ADME）；

研究不一样样样性质纳米颗粒惹起动物肺部的炎症反应和病理变化；

原代分别和培育过致敏小鼠体内的APC，研究不一样样样性质纳米资料对APC抗原提呈能力的影响；

将APC与T淋巴细胞共培育，研究不一样样样构成和理化性质的纳米颗粒和T细胞功能及T细胞分化的相关性。

企业对纳米技术安全的认知，工程师和技术人员、工人对纳米技术安全与风险的意识。

用细胞构成的膜模拟小肠壁，研究纳米颗粒穿越小肠壁的总量和动力学特点，对可能影响纳米颗粒被肠道汲取的要素，包含纳米颗粒的尺寸和分别性、纳米颗粒的表面官能团和带电性、外源性受体控制等进行研究；

利用ICP-MS技术，对食品相关纳米颗粒经口饲喂的汲取量和汲取速率、在各组织中的分布和储蓄、在各组织间的转移以及经过尿液和粪便排泄等进行系统

说明工作场所低剂量长久吸入的纳米资料的ADME与大剂量急性裸露的纳米资料的ADME的异同；

说明纳米资料不一样样样理化性质等对模型动物毒性的影响，确定影响纳米颗粒毒性的决定性参数，为职业场所环境卫生标准的制定供给理论基础；

说明不一样样样性质纳米颗粒的吸入与呼吸系统的超敏反应产生的哮喘、炎症和纤维化等病症的关系；

建立纳米颗粒不一样样样理化性质与呼吸系统免疫疾病的关系;

张开公众对纳米技术的认知、可接受性与纳米技术安全的实证研究。

获得纳米颗粒穿越小肠壁的速率和效率的数据，影响要素及影响大小，对相关机理进行初步商讨；

获得饮食中纳米颗粒的汲取、分布和排泄数据；

获得纳米颗粒对小鼠和大鼠的经口毒性，确定两种模型动物适

研究内容预期目标

研究，比较饲喂和灌胃两种染毒方式对纳米颗粒汲取、分布和排泄的影响；

利用TEM技术对纳米颗粒进入胃肠道细胞和组织后的亚细胞

定位进行研究，观察纳米颗粒的尺寸、面貌等，联合EDX等技术研究纳米颗粒的变化；

以小鼠和大鼠为模型，研究经口纳米颗粒的毒性，测定纳米颗粒惹起的生理指标、血生化、血常例、组织病理特点、肠胃道功能、消化酶分泌水相同的变化，比较小鼠和大鼠模型的特点；

以不一样样样年龄的小鼠为模型，研究年龄对纳米颗粒经口毒性的影响，测定纳米颗粒惹起的生理指标、血生化、血常例、组织病理特点、肠胃道功能、消化酶分泌水平易免疫水相同的变化。

研究食品相关纳米颗粒如（Ag、TiO2、SiO2、CNTs等）对胃肠道菌群中有害和有利细菌可能

存在的正面或负面的影响。

研究食品相关纳米颗粒对肠道

组织粘膜中免疫细胞的活化、生长、发育、增殖及分泌细胞因子、炎症因子等的影响。

研究工作场所吸入的纳米颗粒

对靶细胞如心血管内皮细胞、心

用的条件；

揭穿年龄对纳米颗粒经口毒性的影响。

揭穿食品相关纳米颗粒对胃肠道菌群中有害和有利细菌的正面或负面的影响。

论述食品相关纳米颗粒对肠道

组织粘膜中免疫细胞的活化、生长、发育、增殖及分泌细胞因子、炎症因子等的影响。

说明工作场所吸入的纳米颗粒

对靶细胞如心血管内皮细胞、心肌细胞、免疫细胞增殖、分化、衰老、凋亡的影响。

揭穿生产环境中的纳米颗粒惹起的呼吸道淋巴细胞的免疫调控。

揭穿纳米颗粒对生物膜离子通

道、膜结构和功能的影响；剖析能够表述细胞毒性的适合的物理量，为提出纳米颗粒细胞生物学安全性谈论模型，确定重要基础。

明确纳米颗粒在线虫摄入肠道后转运到生殖细胞的毒性系统。

研究内容预期目标

肌细胞、免疫细胞增殖、分化、衰老、凋亡的影响。

连续研究生产环境中的纳米颗粒惹起的呼吸道淋巴细胞的免疫调控、炎症反应等。

连续利用分子动力学模拟研究生产环境或食品相关的纳米颗粒对生物膜离子通道、膜结构和功能的影响；从理论上剖析和研究能够表述细胞毒性的适合物理量。

进行纳米颗粒在线虫摄入肠道后转运到生殖细胞毒性系统的研究。

利用生物、化学及物理手段，检测纳米颗粒与生物大分子的互相作用。

选择不一样样样系统如循环系统、免疫系统、消化系统等的代表性细胞系进行纳米颗粒的靶器官毒性细胞精选系统的研究。

用生化剖析系统及组学技术与蛋白质、基因芯片技术张开高通量、高敏捷度的纳米毒性检测方法研究。

进行QSAR数据库中纳米资料理化性质、结构特点的多维表征方法研究。

依据先期研究的结果，综合各种实验结果和所得的实验数据，起

建立纳米颗粒特点与生物活性的相关性。

精选出纳米颗粒细胞毒性的生化指标。

建立基于氧化应激的线虫纳米颗粒生物安全性谈论的高通量方法。

初步建立纳米颗粒的靶器官毒性的细胞精选系统。

应用量子学方法计算物质的表征、montecarlo方法随机模拟计算物质的表征。

提出“纳米资料安全性谈论程序方法（草案）”底稿。

研究内容预期目标

草“纳米资料安全性谈论方法

（草案）”。

比较不一样样样裸露方式，不一样样样构成和理化性质的纳米颗粒对肺伤害、脂代谢、血液流变学的影响，检测肺炎症反应、血管炎症反应、血栓形成相关指标；研究纳米颗粒对动物呼吸系统和心血管系统的影响；

第2.研究动物呼吸裸露于不一样样样纳米颗粒后对T淋巴细胞Th1/Th2均衡的影响；

3.检测调控Th1/Th2分化的不一样样样转录因子、细胞因子的水平。

4.进一步研究不一样样样构成和理化性年

质的纳米颗粒对T细胞功能及T细胞分化的影响。

张开人群流行病学的初步研究：进行流行病初步检查包含知情赞成，问卷检查和健康体检等；初步检查工作场所纳米颗粒裸露后肺功能心血管功能的改变；

建立纳米颗粒不一样样样方式裸露与心血管系统疾病的关系；

说明纳米颗粒不一样样样方式裸露惹起免疫活化/控制、免疫细胞分化、免疫伤害的细胞和分子系统。

建立纳米技术与社会伦理、人文哲学等交叉研究。

为我国纳米安全与风险管理等提出前瞻性建议。

揭穿纳米颗粒尺寸、结构和化学构成对胃肠道毒性的影响规律；

获得饲喂染毒方式下纳米颗粒毒性的基本数据，获得食品构成等要素的影响；

获得纳米颗粒对易动人物模型的经口毒性，揭穿易感模型和正

研究内容预期目标

联合人群流行病学筛查相关的心血管疾病特异性标记物能否有变化。

张开纳米技术研究与开发企业的安全及其管理现状。

经过灌胃染毒，分别研究不一样样样尺寸纳米二氧化硅和纳米银颗粒对胃肠道的毒性，比较相同尺寸纳米二氧化硅和纳米银颗粒对胃肠道的毒性，比较长度相同的二氧化钛纳米管和纳米棒的经口毒性的差异；2.制备含有纳米颗粒的标准鼠粮，饲喂小鼠，研究食品中纳米颗粒的毒性和纳米颗粒掺入量、掺入方式等对其毒性的影响；

以易动人物为模型，研究纳米颗粒对易动人物的经口毒性，并检测易感模型自己独有的生理指标和病理变化，并将这些结果与正常小鼠的结果进行比较剖析；

针对毒性显然的系统，进行深入的研究，检测常例毒性指标、胃肠道汲取功能、胃肠道超微病理结构、消化相关的酶分泌水平、氧化伤害、炎症反应、蛋白质水平易基因水平的变化。

研究食品相关纳米颗粒对肠道中M细胞转运病原对淋巴细胞生长、发育和分泌细胞因子、炎

常模型在纳米毒性研究中的差异和特点。

获得纳米颗粒毒性的系统数据，全面地谈论纳米颗粒的经口毒性。

与前3年的研究结果相联合，揭穿经口摄入食品相关纳米颗粒对胃肠道的影响。

揭穿工作场所吸入的纳米颗粒引诱呼吸系统与心血管系统伤害的要点信号分子和重要信号传导门路

论述食品相关纳米颗粒对肠道中M细胞转运病原对淋巴细胞生长、发育和分泌细胞因子、炎症因子等的影响；

说明食品相关纳米颗粒对肠道淋巴细胞抗肠道传染能力的影响。

揭穿工作场所吸入的纳米颗粒

对靶细胞如心血管内皮细胞、心肌细胞的信号传导门路的调控作用。

论述工作场所吸入的纳米颗粒

对靶细胞如心血管内皮细胞、心肌细胞、免疫细胞增殖、和凋亡

研究内容预期目标

症因子等的影响；

研究食品相关纳米颗粒对肠道活化的巨噬细胞的抗原递呈机能。

研究食品相关纳米颗粒对肠道淋巴细胞抗肠道传染能力的影响。

研究不一样样样物理化学性质的纳米

颗粒对肠道上皮细胞的凋亡/增殖比及凋亡相关基因表达的影响。

研究工作场所吸入的纳米颗粒

对靶细胞如心血管内皮细胞、心肌细胞的信号传导门路的调控作用。

进一步研究工作场所吸入的纳米颗粒对靶细胞如心血管内皮细胞、心肌细胞、免疫细胞增殖、和凋亡过程的影响，特别是分子过程。

进行线虫长久裸露于纳米颗粒的慢性毒性研究。

从前面课题获得的研究结果为依据，选择有代表性的细胞系，检测与活化细胞毒性相关的氧化应激信号传导通路的标记

物。

利用国际认同的数据库进行纳米资料相关毒性数据的采集以

过程的影响，要点是分子作用系统。

建立线虫长久裸露于纳米颗粒的慢性毒性谈论系统。

建立基于氧化应激的纳米颗粒生物安全性谈论的高通量方法。

建立纳米颗粒的靶器官毒性的细胞精选系统。

增补QSAR数据库中的毒性、毒理学数据，圆满数据库。

QSAR模型的建立和考据。

初步提出人造纳米资料安全性谈论程序框架；

提出《纳米资料安全性谈论程序（草案）》。

研究内容预期目标

及相关生物学终点的确定。

进行常用模型方法的比较与选择，模型的刀切法考据与外推考据（毒理学试验数据考据）。

选择国内有较好的纳米毒理学研究基础的单位，对纳米安全性谈论程序（草案）进行考据试验。

对现有纳米毒理学研究进行归纳、整理，找出针对不一样样样纳米资料的毒理学谈论方法。

纳米资料安全性谈论程序（草案）试验考据。

建议召开《草案》商讨校订会议，提出问题，进行进一步更正。

依据研究结果，选择此中重要的特异性指标，作为低剂量、长久裸露纳米颗粒生物安全性谈论

指标，为建立职业防范标准或安

第全阈值供给参照；

依据现场和动物实验结果，精选

出安全裸露剂量、安全纳米尺寸五

范围、安全裸露门路等安全性谈论指标；

年3.从社会伦理学的角度全方向剖析纳米资料和纳米技术；

剖析归纳前面四年的研究结果，联合国内外近期的重要相关研究的进展，选择有亮点的地方开

为职业场所环境卫生标准的制定供给理论基础

建立和整合一支在纳米毒理和伦理学效应领域有高水平研究实力的研究队伍。

推进国内在纳米技术与人文学科的交叉，提高公众对纳米技术的理解和可接受性，为国家制定相应的安全政策供给支撑；

归纳获得食品相关纳米颗粒的经口毒性数据，总结影响纳米颗

研究内容预期目标

展进一步打破性的研究，增补重要的实验；

针对食品相关纳米颗粒对胃肠道的毒性和影响要素，组织课题构成员撰写系统性的研究论文和专利；

协助撰写食品相关纳米颗粒的毒性数据研究报告，并对纳米食品安全规范提出建议；

检测食品相关纳米颗粒惹起胃黏膜上皮细胞和肠道上皮细胞增殖与凋亡，和凋亡相关蛋白及编码基因的表达变化；

研究不一样样样纳米颗粒、不一样样样纳米参数对MAPK信号转导通路的影响规律。

利用计算生物学技术建模，研究纳米颗粒与细胞膜互相作用的动力学过程，如与磷脂膜表面的“亲水联合”、“疏水作用”的机理，或在细胞磷脂膜表面的分子鉴别过程。

系统剖析研究前四年所获得的纳米颗粒抵消化、呼吸和心血管系统影响的数据，依据前4年的研究结果，选择典型细胞为模型，剖析上述纳米资料对重要信号传导门路的分子调控；剖析不一样样样纳米特点、裸露剂量、裸露方式等参数对分子调控作用的影

粒毒性的要素；

对纳米食品安全提出初步的政策建议，供给基础的试验方法和基本的数据；

提出吻合科学前沿、满足国家需求，在该领域我国进一步的发展方向和重要研究课题；

建立食品相关纳米颗粒惹起胃黏膜上皮细胞和肠道上皮细胞增殖与凋亡，和凋亡相关蛋白及编码基因的表达变化谱；揭穿不一样样样纳米颗粒、不一样样样纳米参数对信号转导通路的影响规律。

建立纳米颗粒与细胞膜互相作用的动力学过程计算模型。

论述纳米颗粒抵消化、呼吸和心血管系统的影响，以及对重要信号传导门路的分子调控系统；

在论述不一样样样纳米特点、裸露剂量、裸露方式等参数对分子调控作用的影响、在分子蛋白水平研究谈论纳米安全性的要点信号分子的基础上，系统揭穿纳米颗粒的生物效应与安全性分子作用系统。

建立模式生物纳米颗粒生物安

研究内容预期目标

响；在分子蛋白水平研究谈论纳米安全性的要点信号分子。

总结模式生物对纳米资料的安全性谈论方法。

进行QSAR模型的软件研究开发。

纳米资料安全性谈论（草案）试验方法再确认。

进一步更正、考据“人造纳米资料安全性谈论程序”。

整理5年的研究结果，撰写报告，项目结题。

全性谈论的迅速高通量检测方法。

完成QSAR模型考据和使用实行。

选出最正确的纳米资料迅速高通量检测方法，介绍给纳米资料安全性评估方法和谈论程序使用。

提出《人造纳米资料安全性谈论程序》

提交项目结题报告和最后研究成就。

一、研究内容

生产场所中纳米颗粒的开释，职业裸露与安全性研究

1.1生产场所中纳米颗粒的开释和聚会行为

为了建立和发展适合工作场所纳米颗粒毒理学谈论方法，第一必然研究工作场所纳米颗粒的开释和空气动力学行为。我们将对先期建立协作关系的2-3家纳米资料生产车间或纳米颗粒使用车间为研究场所，利用宽范围粒径谱仪（从纳米颗粒到微米颗粒）和生产者个体采样器，及时在线监测生产环境及工人实质裸露的纳米颗粒物粒径大小、数目、质量分布；比较生产的纳米颗粒和采集的生产场所大气颗粒物的粒径分布特点，研究生产场所纳米颗粒的环境开释与聚会行为的动向变化规律。这些数据将成为下边研究剖析工作场所纳米颗粒的生物效应与安

全性的重要基础；也可说明纳米颗粒自己特点随环境条件的变化规律。

1.2生产场所纳米颗粒的采集、表征以及个人裸露剂量

目前，还没有针对纳米颗粒物的职业接触限值（OELs值）。因为纳米颗粒的诸多特点都会影响其毒性，所以，职业接触限值的制定需要综合考虑众多的纳米特点参数。本项目将采纳旋转式纳米微孔平均齐集式碰撞式多级采样器，联合自己研制的特别系统对生产场所以及空气环境中的颗粒物进行连续采集，并采集不一样样样时间、不一样样样环境、不一样样样粒径分布的纳米颗粒；详尽表征其各种性质。研究个

人裸露剂量的范围，为建立纳米颗粒OELs值供给重要依据，同时也是下边张开其生物安全性研究的基础。

1.3工作场所纳米颗粒低剂量、长久呼吸裸露动物模型建立与剂量-效应关系

开释到空气中的纳米颗粒进入人体的主要门路是呼吸。依据1.1和1.2中收

集的样品和获得的各项数据，我们将在我国初次建立生产场所纳米颗粒自然呼吸门路接触的动向吸入的动物装置，包含口鼻吸入裸露和浑身裸露模式装置；今后利用1.1和1.2中采集的纳米颗粒，建立经呼吸道吸入、皮肤接触等不一样样样裸露方式的动物模型。

1.4低剂量、长久呼吸裸露纳米颗粒与呼吸系统的互相作用有了1.1-1.3的基础，我们能够深入研究低剂量、长久呼吸裸露纳米颗粒与

呼吸系统的互相作用，纳米颗粒的体内转运等。因为Th1淋巴细胞的极化与迟发型超敏反应相关，研究吸入纳米颗粒能否惹起这些细胞伤害，说明空气中纳米颗粒的吸入与呼吸系统的超敏反应产生的炎症和纤维化等病症的关系。研究呼吸裸露于不一样样样纳米颗粒后对T淋巴细胞Th1/Th2均衡的影响，检测调控Th1，Th2分化的不一样样样转录因子、细胞因子的水平。研究不一样样样纳米颗粒惹起肺部的炎症反应和病理变化的过程。

1.5低剂量、长久裸露纳米颗粒与心血管系统的互相作用

我们的先期研究结果表示，吸入的纳米颗粒会经过肺泡毛细血管被转运进入血液循环系统。所以，研究工作场所低剂量、长久吸入的纳米颗粒进入心血管系统的能力，至关重要。我们拟研究透过肺泡-毛细血管屏障进入循环系统的纳米颗粒的剂量、尺寸、表面性质等参数的变化，惹起炎症反应以及惹起血液系统反应的能力与过程。其余，研究纳米颗粒在组织器官内的汲取、分布、转运、代谢

和排泄过程（ADME），说明工作场所低剂量长久吸入的纳米资料的ADME与大剂量急性裸露的纳米资料的ADME的异同，这对下边4.5将张开安全性评估程序的研究十分重要。

1.6低剂量、长久裸露纳米颗粒相关生物安全性谈论指标

从1.1-1.5的研究内容，涉及到近20种包含化学的，物理的和生物学以及毒理学的指标或参数。而安全性谈论需要建立在尽可能少的指标和参数的基础上，不然将缺乏适用性。所以，我们需要设计实验对上述研究的指标进行剖析和精选，今后考据和确认。为此，我们必然研究不一样样样参数和指标之间的相关性。应用代谢组学方法研究纳米颗粒与心血管系统作用的生物标记物，经过其余方法进行验

证，如心血管功能测定动脉血管粥样硬化伤害、血管炎症反应、血栓形成等相关指标检测；研究不一样样样纳米参数惹起血栓形成的能力，纳米颗粒经过哪些主要门路激活机体的凝血系统，对补系统统蛋白分子活化作用；依据研究结果，选择此中重要的特异性指标，作为低剂量、长久裸露纳米颗粒生物安全性谈论指标；依据现场和动物实验结果，精选出安全裸露剂量、安全纳米尺寸范围、安全裸露门路等安全性谈论指标。1.7纳米技术与可连续发展与社会伦理研究

这在我国也是一个空白。纳米安全问题不但是一个科学问题，也涉及到伦理学问题。只有进一步厘清安全看法，才能剖析哪些安全问题是客观的、能够借助于科学手段解决的，哪些是涉及到应用中的规范问题，能够经过制定规范措施来防范的，还有哪些是因为不一样样样文化和传统对安全问题的感知，能够经过教育、普及相关的纳米科学的知识等解决。经过全方向剖析提高公众对纳米技术可接受

性，是社会伦理学的研究范围，为国家制定相应的安全政策供给支撑，从而保证纳米技术的可连续发展。本项目将初次推进国内在纳米技术与人文学科的交叉。

拟邀请中国哲学研究机构的学者，专门针对纳米技术与社会伦理、人文哲学等张开交叉研究，使纳米技术在带来巨大经济效益的同时，也产生优异的社会效益。

开销品中纳米颗粒的健康效应研究

我们将主要研究与食品相关的纳米颗粒。

食品中纳米颗粒的安全性研究是一个很大的未被开发的新领域。依据欧盟的定义，“纳米食品”不但指自己含纳米颗粒的食品，也包含含有的纳米资料的食品包装。将拥有杀菌功能的纳米颗粒加入到食品包装资猜中，是目前广泛使用的技术。所以，开销者接触食品中的纳米颗粒的特点：低剂量，多次摄入，经胃肠道的汲取，需要研究长久生物效应。其余，食品是个复杂系统，系统中的其余成分和条件（如蛋白的存在，pH值偏离中性等）会影响加入此中的纳米颗粒的性质和生物效应。纳米产品中纳米颗粒的剖析表征变得特别重要，但这方面的研究目前是空白。

我们的皮肤是机体防守外来物侵袭的第一道防线。市场上的好多开销品生产厂家在产品中加入富勒烯，纳米TiO2或纳米ZnO等。因为这些开销品几乎是每天使用，其特点是长时间连续接触。所以，低剂量，长久使用的生物安全性研究是打破的要点。

2.1食品相关纳米颗粒的浸出、转移与表征

考虑到食品在被食用前向来与包装接触，所以研究包装资猜中的纳米颗粒是

否会迁徙进入食品，进入食品的量和形式，影响要素（如pH值，酶，其余与纳米颗粒能够作用的物质、存储温度等）等，至关重要。这方面的研究结果对于食品包装的纳米技术发展有着特别重要的踊跃意义。拟研究增加纳米Ag、纳米

ZnO、纳米SiO2等的抗菌包装（比方保鲜膜）中纳米颗粒向食品中转移，泄漏，

影响泄漏的要素，转移出来的纳米颗粒的特点变化等。

2.2食品相关纳米颗粒与胃肠道系统的互相作用

食品纳米颗粒进入胃肠道后的行为和命运，人们知之甚少，是我们要点打破的要点问题。我们先期研究发现，尺寸越小，越简单被肠道汲取。我们将研究经口摄入的纳米颗粒能否会以纳米颗粒的形式被汲取，并转运至身体其余部分？有哪些要素会影响这些纳米颗粒被汲取？能否拥有临界尺寸？我们发现，不溶解的纳米颗粒会长时间在体内滞留，没法排出体外。对于食品中加入的金属和金属氧化物纳米颗粒，我们还将研究它们在胃肠道中的溶解性。

2.3食品相关纳米颗粒的毒性研究

研究纳米颗粒对胃肠道粘膜免疫能力的影响，要点关注对胃肠道粘膜中细

胞、蛋白和免疫细胞因子的影响；研究纳米颗粒对易感集体的作用，特别是纳米颗粒对有胃肠疾病的动物模型的作用；研究纳米颗粒尺寸、面貌和构成（特别是有害重金属成分等）对其毒性的影响；研究裸露剂量、时间和方式对纳米颗粒毒性的影响。

2.4食品相关纳米颗粒相关生物安全性谈论指标精选

食品中纳米颗粒相关生物安全性谈论指标。对于长久毒性，检测的终点涉及纳米颗粒惹起的免疫毒性、生殖发育毒性、致畸性和致敏性。纳米颗粒对胃肠道粘膜免疫能力的影响，要点研究对胃肠道粘膜中细胞蛋白和免疫细胞因子的影响（如上皮内淋巴细胞和分泌型IgA）。纳米颗粒对其余成分毒性的影响，研究纳米颗粒和其余成分（特别是有害成分重金属等）同时存在时，因为纳米颗粒优异的吸附能力，以致的毒性的变化。纳米颗粒对易感集体的作用，研究纳米颗粒对有肠胃疾病（胃溃疡，肠炎）的动物模型的作用，精选出适合食品中纳米颗粒生物安全性谈论的拥有代表性的指标。

纳米颗粒的生物效应与安全性分子作用系统研究

3.1食品相关纳米颗粒在胃肠道微环境中的特点变化应用纳米技术的食品，第一接触的是胃肠道生物微环境。我们将研究胃肠道

的生物微环境（pH、离子强度、质子浓度、蛋白质浓度等条件的改变）对不一样样样纳米颗粒（Ag、TiO2、SiO2、CNTs等）齐集行为、溶解度、催化活性、反应活性和表面官能团等物理化学性质的影响；研究纳米颗粒被汲取后在其余不一样样样的生物微环境下可能产生的氧化还原、水解等反应过程；纳米颗粒对不一样样样微环境中细胞外基质（EMC）成分（胶原、弹性蛋白、纤粘连蛋白、层粘连蛋白等）以及

蛋白质空间结构的影响，对揭穿纳米资料特点与生物微环境互相作用规律，对理解食品中纳米颗粒的生物效应与安全性作用系统，不能够够缺乏。

3.2食品纳米颗粒对肠道中菌群的影响

菌群对保持肠道的正常功能起要点作用。所以研究食品中纳米颗粒生物效应与安全性的作用系统，必然研究纳米颗粒对肠道微生物菌群均衡的影响。如研究纳米颗粒对胃肠道菌群中有害和有利细菌数目、活性和分布的影响；能否惹起菌群失调而造成正常生理功能被破坏，产生病理性组合，惹起肠道菌群失调症的临床症状。将要点研究在纳米颗粒的作用下，固有菌群均衡的变化与免疫功能失调、肠道疾病之间的相关性。

3.3开销产品纳米颗粒与细胞的互相作用

生物微环境中的纳米颗粒对呼吸系统、心血管系统和胃肠道系统相关细胞的增殖、分化、迁徙和功能的拥有重要影响，利用理论模拟研究纳米颗粒与细胞膜作用的动力学过程；与磷脂膜表面的亲水联合、疏水作用机理；论述对生物膜的功能和生物膜离子通道、膜表面电荷转移的影响，从分子水平上揭穿纳米颗粒跨膜转运的动力学行为及作用系统。

3.4纳米颗粒的免疫原性研究

在纳米颗粒的生物安全性系统研究中，免疫原性是最为重要的方面，要点研究纳米颗粒裸露对粘膜免疫的影响。研究纳米颗粒对肠道粘膜中免疫细胞，如肠道上皮细胞或肠淋巴细胞，粘膜M细胞等的活化、生长、发育、增殖及分泌细胞因子、炎症因子等的影响，以期深入理解纳米颗粒裸露惹起的组织、细胞免疫应答。3.5工作场所吸入纳米颗粒惹起呼吸系统与心血管系统伤害的分子系统

在课题1研究结果的基础上，我们将以心血管内皮细胞、心肌细胞、免疫细胞为模型，张开纳米资料对重要信号传导门路的分子调控研究，观察纳米资料办理后的离体培育细胞在蛋白质、基因和细胞水平的改变，商讨其作用系统。研究纳米不一样样样纳米特点、裸露剂量、裸露方式等参数对细胞生长和增殖的影响。在分子蛋白水平研究纳米颗粒特别纳米性质与心血管伤害作用的要点信号分子。

纳米颗粒对血液细胞和血管内皮细胞的作用系统及激活凝血系统的水平易

主要门路；研究纳米颗粒哪一种纳米性质可惹起血栓形成，经过哪些主要门路激活

机体的凝血系统，纳米颗粒对补系统统蛋白分子（补体调理蛋白CD46、补体受体CR1~5，C2aR等）活化作用以及后续的细胞效应，如CD46对T淋巴细胞的免疫调控作用、调理炎症反应和超敏反应等；纳米颗粒对靶细胞增殖、分化、衰老、凋亡的影响以及对信号传导门路的调控作用等。

3.6开销产品摄入纳米颗粒惹起胃肠道伤害的分子系统

选择胃与肠道上皮细胞作为模型细胞，研究不一样样样物理化学性质的纳米颗粒对上皮细胞的凋亡/增殖比及凋亡相关基因表达的影响,从细胞动力学角度来商讨纳

米颗粒的可能作用系统。采纳形态学观察、流式细胞术、酶联免疫（ELIS