课题背景：通过揭示纳米尺度效应对其生物学效应影响的机制、建立纳米颗粒安全性评价体系，将进一步推广纳米颗粒的应用领域、促进纳米材料产业化进程、保证纳米颗粒应用的安全性，消除对人体的健康危害。

相关链接： Donaldson和Tran 等人经过实验归纳指出纳米颗粒致炎作用主要通过4个基本途径：①颗粒表面特性造成氧化应激，导致细胞内钙的增高和基因的活化。②纳米颗粒中过渡金属的释放造成氧化应激，引起细胞内钙的增加和基因的活化。③纳米颗粒中过渡金属的释放使细胞表面受体如表皮生长因子受体等的激活，引起激发的基因的活化。④纳米颗粒在细胞内线粒体的分布可以产生氧化应激。此外由于体外实验的纳米颗粒化学成分的不同，细胞系的不同，作用时间以及剂量的不同都可以造成实验结果的差异。

偏倚或不足： DNA损伤、细胞凋亡或坏死是个复杂的过程，多种关键蛋白参与其中，相互调控，相互诱导。因此，在今后的研究中，本课题组将继续分析细胞损伤过程中功能基因的变化，从分子水平上揭示纳米颗粒与生物体相互作用的规律。另外，纳米尺度效应与纳米颗粒的生物学效应究竟存在怎样的密切关系呢？这是纳米技术领域内始终关注的焦点之一，也正是本课题试图继续探索的问题之一。

摘要
目的：纳米颗粒由于其特殊的尺寸效应，会对细胞内处于纳米尺寸级的RNA、DNA和蛋白质等生物大分子直接产生不良影响，使生物体受到损害。因此，从分子水平上探讨纳米羟基磷灰石颗粒对细胞DNA损伤的相关基因或蛋白的影响具有重要的科学意义。
方法：实验于2005-12/2006-12在上海生物材料研究测试中心完成。①实验材料：纳米羟基磷灰石颗粒由中科院上海硅酸盐所提供，粒径大小为30～80 nm。300 W/40 kHz的超声条件下，用含体积分数为0.1小牛血清的RPMI-1640振荡纳米颗粒，制备成终浓度为1 g/L的悬浮液，4 ℃保存1周。②实验方法：选用RT-PCR的技术，通过原代培养大鼠腹腔巨噬细胞，在分子水平上检测纳米羟基磷灰石颗粒对DNA损伤通路中P53、P21、gadd45以及HSP70这些关键蛋白转录水平的影响。
结果：通过mRNA水平的检测，发现P53、P21及HSP70的表达均随着纳米羟基磷灰石颗粒浓度的增加而升高，并在100 mg/L条件下P53、P21及HSP70有显著性表达（P < 0.05），而当纳米羟基磷灰石颗粒达到200 mg/L，只有P21的表达反而有所降低，同时各浓度的纳米羟基磷灰石颗粒对gadd45表达无明显影响（P > 0.05）。
结论：实验证实了100 mg/L 纳米羟基磷灰石颗粒可以引起DNA的明显损伤。并且当纳米羟基磷灰石颗粒浓度达到200 mg/L时，受损的DNA已不易被修复。同时，P53和HSP70可成为评价纳米羟基磷灰石颗粒安全性较为灵敏的指标。
关键词：纳米颗粒；羟基磷灰石；DNA损伤；反转录-聚合酶链反应

孙皎, 丁婷婷.纳米羟基磷灰石颗粒对巨噬细胞DNA的损伤[J].中国组织工程研究与临床康复，2007，12(1):15-18
[www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-1/1k-15(ps).pdf]

Hydroxyapatite nanoparticles induce DNA damage in macrophages

Abstract

AIM：Nanoparticles with its special size effects have bad impacts on RNA, DNA and protein. This article investigates the influence of hydroxyapatite nanoparticles on DNA damage in a molecular level.
METHODS: Experiments were performed at the Shanghai Biomaterials Research & Testing Center from December 2005 to December 2006. ①Hydroxyapatite nanoparticles were offered by Shanghai Institute of Ceramic Chinese Academy of Sciences. Diameter of the particles was 30-80 nm. RPMI-1640 nanoparticles containing 0.1 bovine blood serum was used to prepare 1 g/L suspension at 4 ℃ for 1 week under 300 W/40 kHz ultrasound. ②Influence of hydroxyapatite nanoparticles on P53, P21, gadd45 and HSP70 of rat peritoneal macrophages in the DNA damage pathway was determined by RT-PCR.
RESULTS: The results showed that P53, P21 and HSP70 would express increased with the concentrations of hydroxyapatite nanoparticles. The expression of P53, P21 and HSP70 had obvious difference at 100 mg/L of hydroxyapatite nanoparticles (P < 0.05), but P21 expressed reduced when concentration of hydroxyapatite nanoparticles was 200 mg/L. Hydroxyapatite nanoparticles had no effects on gadd45 (P > 0.05).
CONCLUSION: 100 mg/L hydroxyapatite nanoparticles induces the obvious DNA damage. DNA damage is irreversible when the concentration of these nanoparticles is more than 200 mg/L. Both P53 and HSP70 are sensitive indexes to evaluate hydroxyapatite nanoparticles.

Sun J, Ding TT.Hydroxyapatite nanoparticles induce DNA damage in macrophages.Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2008;12(1):15-18(China)????? [www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/07-1/1k-15(ps).pdf]