羧酸功能化修饰可防止环境相关剂量MWCNTs转运入秀丽线虫靶器官并诱导相应毒性效应

        2013年，Nanoscale发表了王大勇课题组Abdelli Nouara等的研究工作(Carboxylic acid functionalization prevents the translocation of multi-walled carbon nanotubes at predicted environmental relevant concentrations into targeted organs of nematode Caenorhabditis elegans. Nanoscale, 2013, 5: 6088-6096)。

 

        羧基表面修饰的多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)可以用于靶向药物和成像。然而，我们对MWCNTs-COOH在环境相关浓度下对多细胞生物是否产生毒性作用及其可能机制仍知之甚少。通过比较L1期至成虫暴露于0.001-1000μg L^-1浓度的MWCNTs 和MWCNTs-COOH的秀丽线虫的反应，评估了MWCNTs-COOH在环境相关浓度下的特性。当浓度超过0.1 μg L^-1时MWCNTs暴露会严重损害肠道（初级靶器官），当浓度超过0.001 μg L^-1会严重损害神经元和生殖器官（次级靶器官）的功能。羧基修饰可以预防MWCNTs在低于100 μg L^-1的浓度对初级和次级靶器官的毒性作用，因此羧基修饰能够有效防止MWCNTs在环境相关剂量下的毒作用。暴露之后，高浓度MWCNTs-COOH (1 mg L^-1)在体内可以通过初级靶器官转移到受精囊和胚胎中。然而，低浓度暴露后，在秀丽线虫体内的受精囊和胚胎中并没有观察到MWCNTs-COOH (10 μg L^-1)。此外，相对高浓度MWCNTs-COOH暴露秀丽线虫肠道屏障具有高渗透性，相比之下MWCNTs-COOH在环境相关剂量下能够使肠道屏障维持正常渗透性。因此，研究表明羧基化改进可以防止MWCNTs在环境相关剂量下的毒性，我们的研究强调了初级靶器官生物屏障在阻止MWCNTs毒性形成中的关键作用，这将对未来设计有效的预防MWCNTs毒性策略提供帮助。