膳食營(yíng)養(yǎng)-國(guó)立宜蘭大學(xué)環(huán)境工程學(xué)系

1、,,,環(huán)境化學(xué)物質(zhì)對(duì)人類細(xì)胞毒性影響,細(xì)胞壞死或細(xì)胞凋亡,器官功能受損,個(gè)體死亡,造成基因突變,細(xì)胞特性改變,誘發(fā)癌癥,個(gè)體死亡,,,,,,,,,個(gè)體老化,,,影響生殖,物種存滅,,1,奈米科技應(yīng)用與產(chǎn)值,奈米微粒一般指大小在1-100 nm的顆粒奈米科技的運(yùn)用極廣，包括：光電、半導(dǎo)體、醫(yī)療、化妝品等，奈米科技是個(gè)極具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)（Paull et al., 2003）,Adapted from the Woodrow Wilson

2、 Database in Jan 2009 (http://www.nanotechproject.org).,Currently, estimates indicate that there are over 800 consumer products already available containing nanomaterials.the sales were valued at $147 billion(1兆4千億) in

3、2007 and are expected to soar over the coming years with a predicted value of $3.1 trillion (3兆) by 2015.,2,,,,,,,,,,,半導(dǎo)體製造業(yè)是集合物理、電子、電機(jī)、光學(xué)、化學(xué)、機(jī)械、材料及管理科學(xué)的高科技工業(yè)。為電子工業(yè)的上游技術(shù)產(chǎn)業(yè)，電子業(yè)產(chǎn)品之競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)弱，受半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展影響頗大。隨著電子資訊工業(yè)的蓬勃發(fā)展．使得該產(chǎn)

4、業(yè)成長(zhǎng)更加快速，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有很大的貢獻(xiàn)，並且受到政府工業(yè)主管單位相當(dāng)?shù)闹匾暋?奈米分子(TiO2 SiO2)應(yīng)用於奈米科技產(chǎn)業(yè),,,3,,,,,奈米顆粒進(jìn)入生物體內(nèi)代謝累積途徑,4,5,Landsiedel, R., et al., Genotoxicity investigations on nanomaterials: methods, preparation and characterization of test mate

5、rial, potential artifacts and limitations--many questions, some answers. Mutat Res, 2009. 681(2-3): p. 241-58.,不同奈米種類影響細(xì)胞DNA結(jié)構(gòu)相關(guān)文獻(xiàn),5,Nanomaterials may result in oxidative stress or inflammatory responses that in turn hav

6、e the potential to damage DNA and alter transcriptional patterns.,N. Singh et al. / Biomaterials 30 (2009) 3891–3914,Oxidative stress,DNA damage,Inflammation,Epigenetic event, Apoptosis, Cancer,Indirect mechanisms that

7、can lead to genotoxicity,6,7,Knaapen, A.M., et al., Inhaled particles and lung cancer. Part A: Mechanisms. Int J Cancer, 2004. 109(6): p. 799-809.,,,,,,,奈米分子致癌機(jī)制,7,,,,環(huán)境化學(xué)物質(zhì)對(duì)人類細(xì)胞毒性影響,細(xì)胞壞死或細(xì)胞凋亡,器官功能受損,個(gè)體死亡,造成基因突變,細(xì)胞特性改變,誘

8、發(fā)癌癥,個(gè)體死亡,,,,,,,,,個(gè)體老化,,,影響生殖,物種存滅,,,？,8,奈米顆粒細(xì)胞毒性篩檢平臺(tái)建立,奈米顆粒致癌性分析,奈米顆粒毒性測(cè)試實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模式建立,環(huán)境中奈米微粒之細(xì)胞毒性研究」規(guī)劃,奈米顆粒對(duì)幹細(xì)胞影響,9,奈米顆粒對(duì)生殖系統(tǒng)影響,金屬奈米顆粒大部分不可溶。過濾易殘留於過濾器(高濃度-實(shí)驗(yàn)低濃度) 。未過濾易污染，不易進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間影響細(xì)胞研究(細(xì)胞轉(zhuǎn)型癌化) ?；旌响兑后w中，高濃度易凝集，低濃度易懸浮。造成實(shí)驗(yàn)數(shù)

9、據(jù)與結(jié)果可信度低。,奈米顆粒細(xì)胞毒性篩檢平臺(tái)建立,10,,,,SiO2,TiO2,TiO2,SiO2,,,過濾後,過濾後,11,電噴霧氣膠產(chǎn)生器,,12,奈米微粒的收集與分析 以電噴霧系統(tǒng)收集奈米微粒。使用微分式電移動(dòng)度分析儀 (Differential Mobility Analyzer, DMA, WSP-1000XP ) 量測(cè)奈米級(jí)微粒的粒徑分佈。,,,13,13,無菌電灑電漿細(xì)胞暴露模式建立優(yōu)點(diǎn):奈米顆粒直接接觸細(xì)胞

10、奈米顆粒濃度準(zhǔn)確無菌可操作長(zhǎng)時(shí)間細(xì)胞研究適用各種奈米顆粒細(xì)胞毒性快速研究檢測(cè),奈米顆粒細(xì)胞毒性篩檢平臺(tái)建立,14,癌癥為十大死因之首臺(tái)灣95年癌癥發(fā)生人數(shù)約7萬多人(7分鐘)呼吸道相關(guān)癌癥逐年增加(環(huán)境污染源種類與數(shù)目年年倍增)至今癌癥仍無有效治療方式,奈米顆粒致癌性分析,15,16,Knaapen, A.M., et al., Inhaled particles and lung cancer. Part A: Me

11、chanisms. Int J Cancer, 2004. 109(6): p. 799-809.,,,,,,,奈米分子致癌機(jī)制,16,研究顯示特定大小奈米顆粒會(huì)促進(jìn)細(xì)胞增生。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)(注射)奈米顆粒會(huì)造成細(xì)胞轉(zhuǎn)性癌化現(xiàn)象。目前有關(guān)奈米顆粒促進(jìn)體外細(xì)胞增生轉(zhuǎn)型癌化研究非常少，而且機(jī)制也不清楚。利用無菌電灑電漿系統(tǒng)，可大量、準(zhǔn)確且長(zhǎng)時(shí)間分析各種奈米顆粒對(duì)細(xì)胞毒性分析。,奈米顆粒致癌性分析,17,18,Hansen, T., et

12、 al., Biological tolerance of different materials in bulk and nanoparticulate form in a rat model: sarcoma development by nanoparticles. J R Soc Interface, 2006. 3(11): p. 767-75.,,18,細(xì)胞存活率試驗(yàn) (MTT assay),細(xì)胞凋亡試驗(yàn)(Annexin

13、 V、TUNEL assay),細(xì)胞凋亡基因表現(xiàn)分析(real time PCR),細(xì)胞凋亡路徑分析,,細(xì)胞特性改變分析,,,,,,,細(xì)胞死亡,細(xì)胞增生,,抑癌基因表現(xiàn)分析,Anchorage-Independent,,Wounds Hearling分析,,裸鼠致腫瘤分析,,,,,,,奈米顆粒致癌性分析,19,,,,奈米顆粒毒性測(cè)試實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模式建立,,,,奈米顆粒對(duì)人類細(xì)胞毒性影響,細(xì)胞壞死或細(xì)胞凋亡,器官功能受損,個(gè)體死亡,造成基因

14、突變,細(xì)胞特性改變,誘發(fā)癌癥,個(gè)體死亡,,,,,,,,,個(gè)體老化,,,影響生殖,物種存滅,,,20,斑馬魚是一種小型亞熱帶淡水魚?；蛐蛄屑s86%與人類相似。廣泛用於研究脊椎動(dòng)物的胚胎發(fā)育，甚至推廣至疾病研究、藥物篩選、及毒物測(cè)試。目前正嘗試建立斑馬魚作為人類疾病模型。,21,斑馬魚實(shí)驗(yàn)動(dòng)物優(yōu)點(diǎn):,它是脊椎動(dòng)物，且具有近似人類的各種器官系統(tǒng)，例如：心臟血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)。適合用來研究脊椎動(dòng)物的胚胎及器官發(fā)育。 它是體

15、外受精的動(dòng)物，且早期胚胎是透明的，利於觀察發(fā)育過程中完整型態(tài)的變化。 斑馬魚的養(yǎng)殖設(shè)備比老鼠簡(jiǎn)單，且花費(fèi)也低。 斑馬魚成熟快，且繁殖力強(qiáng)，受精卵在 3、4 個(gè)月即可成熟繁殖下一代，且可於每 1、2 週內(nèi)交配，產(chǎn)出 100 至 300 個(gè)卵，利於遺傳學(xué)之研究。 斑馬魚可以很容易進(jìn)行誘發(fā)突變及基因轉(zhuǎn)殖，利於研究基因功能。,,,22,,斑馬魚暴露奈米顆粒環(huán)境(不同於注射),LD50劑量分析,進(jìn)入魚體途經(jīng)分析與累積器官分析,累積器官分布與