通过腹膜内和静脉内给药途径对大鼠生物合成铜和氧化锌纳米颗粒的体内比较检查
摘要
目前,铜 (Cu) 和氧化锌 (ZnO) 纳米粒子 (NPs) 的抗菌特性被广泛用于对抗病原微生物的生长。 CuNPs 和 ZnONPs 经常用于化妆品、医药和食品添加剂,它们对人类和生态系统的潜在毒性影响备受关注。在这项研究中,在雄性 Wistar 大鼠中评估了 16 到 96 nm 范围内的生物合成铜 (Bio-CuNPs) 和氧化锌 (Bio-ZnONPs) 的命运和毒性。两种纳米颗粒的体内暴露是通过两种不同的给药途径实现的,即腹膜内 (i/p) 和静脉内 (i/v) 注射。三种不同浓度,无可观察到的不良反应浓度 (NOAEC)、抑制浓度 (IC50) 和总致死浓度 (TLC),在 6.1 至 19.82 μg/kg 和 11.14 至 30.3 μg/kg 的剂量范围内对 Bio- CuNPs 和 Bio-ZnONPs,分别用于观察第 14 天和第 28 天的 i/p 和 i/v 路线。这些剂量范围是基于之前对多重耐药病原菌抗菌剂量的研究而考虑的。在这项研究中,我们研究了 Bio-CuNPs 和 Bio-ZnONPs 对动物行为、动物质量、血液学指标、器官指标以及肝、脾、肾和脑器官的组织病理学的毒性作用。我们发现,与载体对照组相比,以三种不同剂量 i/v 和 i/p 给药 Bio-ZnONPs 不会导致死亡,并且体重在给药的第二周略有下降。在 11–16 μg/kg (i/v) 和 24–30 μg/kg (i/p) 的剂量范围内,血清肌酐水平以及血清 ALT、血清 AST 水平和 ALP 未观察到显着变化在观察的第 14 天和第 28 天,与载体对照相比,正常水平为 40.7 mg/dl、37.9 IU/L 和 82.4 IU/L。这些发现在肝、肾和脾指标以及组织病理学研究中得到证实。此外,当 Bio-CuNPs 的 i/v 给药途径的浓度为 9.5 μg/kg (IC50) 和 11.7 μg/kg (TLC) 时,会发生肝和肾损伤。类似地,还观察到血清 ALT (67.7 mg/dl)、AST 水平 (70 IU/L) 和 ALP (128 IU/L) 的增加。且第14天后体重明显低于对照组,经此途径观察到的差异有统计学意义;有趣的是,Bio-CuNPs 在血清中的毒性被延长(最多 28 天)。与对照相比,Bio-CuNPs 通过 i/p 途径的影响相当低。本研究结果表明,与 Bio-CuNPs 相比,Bio-ZnONPs 对肾脏和肝功能生物标志物(i/v 和 i/p)没有影响。
<图片>如图形摘要(图 1)所示,我们的目标是通过体内实验评估 Bio-CuNPs 和 Bio-ZnONPs 的毒性。根据 Kahru 和 Dubourguier 的评论,AgNPs、CuNPs 和 ZnONPs 历来被用作杀菌剂,用于防止微生物和藻类的生长(Kahru 和 Dubourguier 2010)。因此,与杀虫剂一样,应监测纳米材料对非目标物种(包括人类和动物)的毒性反应。为了更好地了解含金属纳米颗粒的意外释放是否会对非目标物种构成威胁,必须进行毒性效应评估。释放到环境中。
图>背景
某些金属是生物体正常生理功能所必需的。自过去十年以来,金属基纳米颗粒在生物医学应用中的使用有所增加,纳米颗粒的指数使用提醒了安全问题,以减少和/或防止纳米颗粒对生命系统造成的不利影响 [1]。在NPs中,Cu和ZnO普遍存在于食品补充剂和人体中[2, 3]。 Cu 和 ZnONPs 独特的理化性质在生理代谢过程中获得了功能应用,从而增加了它们在工业中的商业价值 [4,5,6]。然而,过量摄入Cu和ZnONPs会导致溶血、胃肠道不适、肝肾损伤等不良反应[7]。
特别是,CuNPs 在摄入、吸入和皮肤暴露后很容易吸收 [8, 9],主要是通过胃肠道 [8, 10]。 CuNPs 靶向粘膜细胞并通过与金属硫蛋白或谷胱甘肽结合而保留在内部 [11]。它主要储存在肝脏、大脑、心脏、肾脏和肌肉中。据报道,98% 的铜与铜蓝蛋白结合,这是一种导致细胞毒性的血清蛋白。 [12, 13].Cu是超氧自由基、羟基自由基和过氧化氢通过Haber-Weiss反应的催化诱导剂[14],较高浓度的Cu可能引起氧化诱导应激。
根据溶解度的程度,ZnONPs 被认为是金属氧化物 NPs 中的单独一组 NPs [15]。锌元素存在于人体中,已知 ZnONPs 具有较低的毒性 [3]。然而,据报道,过量的锌会引起毒性作用 [16]。金属阳离子Zn 2 的释放 来自 ZnONP 的 ZnONP 也被证明对微生物和啮齿动物有毒 [17]。 ZnO NPs 可能通过不同的途径进入血流并导致对器官的不利影响 [18]。初步结果表明,受 ZnONP 影响的器官系统可能会出现炎症、心率和功能改变以及氧化应激 [19, 20]。根据 [21],大鼠每天两次吸入 20 nm ZnONPs (2.5 mg/kg bw) 导致 12 小时后肝脏中的锌含量增加,36 小时后肾脏中的锌含量增加。
随着对纳米毒性的认识不断提高,已有研究报告了 CuNPs 和 ZnONPs 用于鼻内滴注 [22, 23]、气管内滴注 [24, 25] 和口服给药 [26,27,28]、皮肤暴露 [29, 30]。为了评估毒性,必须进行静脉内 (i/v) 和腹腔内 (i/p) 给药。据我们所知,关于静脉和腹腔给药的 CuNPs 和 ZnONPs 毒性的报告很少。此外,两种NPs的毒理学机制和组织分布尚未在i/v和i/p注射后进行系统研究。
在此,我们通过腹膜内 (i/p) 和静脉内 (i/v) 注射在观察的第 14 天和第 28 天证明了 16-96 nm 范围内生物合成的 CuNPs 和 ZnONPs 在雄性 wistar 大鼠中的毒性。
方法
bio-CuNPs 和 bio-ZnONPs 的生物合成
从非致病性粪肠球菌生物合成CuNPs和ZnONPs 通过细胞外酶法[31, 32]改编。此外,通过场发射扫描电子显微镜(FeSEM)和透射电子显微镜(TEM)确认了合成纳米颗粒的形状和尺寸。
体内研究
实验动物和畜牧业
12 至 13 周龄的特定无病雄性 Wistar 大鼠购自印度海得拉巴的 Mahaveera Enterprises。在每组 160-200 g 的体重范围内选择动物,并在开始治疗前适应环境 1 周,每天监测大鼠的健康状况。动物分别在温度 (24 ± 1°C) 和相对湿度 (55 ± 10%) 的标准条件下饲养,以 12 小时光照/黑暗循环。在治疗过程中,动物被关在带有不锈钢网盖的笼子里。用市售的标准颗粒饲料(VRK Nutrition Solutions, Sangli, Maharashtra, India Ltd.)喂养动物。动物随意饮水。
在印度 Kalaburagi 的 Luqman 药学院进行了毒性研究。根据良好实验室规范进行动物处理。研究方案经动物研究所伦理委员会批准(批准号:346/CPCSEA)。
Bio-Cu 和 ZnONPs 的制备和管理
Bio-CuNPs 和 Bio-ZnONPs (50 mg/ml) 的储备悬浮液通过分别溶解在双蒸水中过夜制备,并使用 0.22 μ 注射器过滤器过滤。滤液用于制备浓度范围为 1.25-175 μg/ml 的工作标准。
对于每种纳米颗粒类型,动物被分成三组,每组三种不同的浓度。根据表 1 和表 2,考虑 6 只大鼠/组的静脉途径(编码为实验 A 组)和 6 只大鼠/组的腹膜内途径(编码为实验 B 组)。在两个实验组中组 A 作为对照(车用蒸馏水)。
图> 图>观察检查项目
临床体征
试验期间,每天进行一次治疗后观察,以监测临床毒性和/或死亡的迹象。
饲料和水的消耗
在处理开始日期后每天记录饲料和水的消耗量,根据供应量和剩余量之间的差异计算。
动物行为和体重
注射后每两天对大鼠称重并评估行为变化。
血液学指标
使用标准的大隐静脉采血技术,抽取血液用于血液学分析(使用钾-亚甲基二胺四乙酸采集管)。根据标准血液学分析,从大鼠身上采集 300 μl 血液,并在第 14 天和第 28 天分析标准血液学参数,即血小板计数、血细胞比容、血红蛋白、红细胞计数和白细胞计数 [33]。
血清生化面板分析
为了确定血清生化水平,包括丙氨酸转氨酶 (ALT/GPT)、肌酐 (CRE)、天冬氨酸转氨酶 (AST) 和碱性磷酸酶 (ALP),处死对照和治疗大鼠,收集全血样本进行离心 (3000 rpm) ) 15 分钟。用全自动生化分析仪对第14天和第28天的样本进行评估[34]。
检测细胞器重量
14 天和 28 天后,用含磷酸盐缓冲盐水的乙醚麻醉大鼠并解剖。立即收获对照组和治疗组的器官。小心分离心、肺、胸腺、脑、肾、肝和脾,用氯化钠溶液洗涤,用冰冷的去离子水冲洗,用滤纸干燥。研究解剖器官的形态和颜色,并测量每个器官的重量。为了检查由 Bio-Cu 和 ZnONPs 明确引起的变化等级,器官指数 (O X )分别用公式[35]计算:
$$ \mathrm{Organ}\ \mathrm{index}\ \left({\mathrm{O}}_{\mathrm{X}}\right)=\frac{\mathrm{Weight}\ \mathrm{of} \ \mathrm{实验}\ \mathrm{organ}/\mathrm{weight}\ \mathrm{of}\ \mathrm{experimental}\ \mathrm{animal}}{\mathrm{Weight}\ \mathrm{of}\ \mathrm{control}\ \mathrm{organ}/\mathrm{weight}\ \mathrm{of}\ \mathrm{control}\ \mathrm{animal}} $$其中器官指数 (OX) 可能会改变为:
心指数(HX)、肝指数(LiX)、脾指数(SX)、肺指数(LuX)、肾指数(KX)、胸腺指数(TX)、脑指数(BX)。
组织学
在磷酸盐缓冲盐水放血后,包括对照组在内的每组一只大鼠用 10% 缓冲福尔马林固定。取一小块肝、肾、脾、脑,用10%福尔马林固定,石蜡包埋。石蜡块被切片并处理用于苏木精和伊红染色。使用明视野显微镜观察染色切片[36]。
统计分析
所有数据均以三个独立实验平均值的平均值 ± SD表示;每个重复三次,N =每组6只大鼠。
结果与讨论
Bio-CuNPs和Bio-ZnONPs的合成是在反应物暴露于粪肠球菌的过程中通过胞外酶促法合成的 上清液。可以看到 Bio-CuNPs 和 Bio-ZnONPs 的 FeSEM 分析,其分布尺寸范围为 1 到 100 nm(附加文件 1)。 TEM 分析报告了生物合成的 CuNPs 和 ZnONPs 的存在,其核壳形态为 12-90 nm,CuNPs [31] 和 ZnONPs 的形状为球形 [32](附加文件 2)。
研究了 Bio-Cu 和 ZnONPs 对雄性 wistar 大鼠的评估,NP 治疗没有死亡迹象。此外,在治疗后和直到实验结束时,在 i/v 施用 9.5 至 11.5 μg/kg 剂量的 Bio-CuNPs 后监测白色粪便的频繁检查。在第三周和第四周之间,Bio-CuNPs 处理的大鼠显示,i/v 的饲料和水消耗显着增加,分别为 9.5 μg/kg (IC50) 和 11.5 μg/kg (TLC),而 i/p 途径(剂量范围) :24.8 至 30.3 μg/kg) 和第 3 周至第 4 周的对照组大鼠。在 i/v 和 i/p 给药 Bio-CuNPs 和 Bio-ZnONPs 后大鼠体重的变化显示在表 3 和表 4 中。体重的减少和增加是评估测试样品毒性的重要指标 [37]。之前的报告证明了 13.5 nm 金 [33] 和 100 nm 银 [38] NPs 对体重的 i/v 注射的影响小于 i/p 和口服给药。据 Rhiouani 等人, 所有治疗组在治疗 4 天后体重下降幅度很小,这表明有毒物质对动物有不良影响 [39]。
图> 图>可以看出,与对照组相比,三种不同剂量(NOAEC、IC50 和 TLC)体重的 Bio-ZnONPs 的 i/v 和 i/p 给药在给药的第二周略有降低。然而,第 14 天后体重又恢复了。在 i/p 给药的情况下,总致死浓度下 Bio-ZnONPs (30.3 μg/kg) 诱导体重减轻,低于对照组,因此表明通过 i/p 途径比 i/v 途径的毒性微不足道(表 4,图 1a)。类似地,通过 i/v 途径用 9.5 μg/kg 和 11.7 μg/kg 浓度的 Bio-CuNPs 治疗的大鼠体重略有下降。直到用 Bio-CuNPs 处理 14 天,才观察到对生长和体重增加的不良影响。表 3 显示了 11.7 μg/kg 剂量(i/v 途径)下 28 天内的体重变化。治疗第 14 天后,发现与对照组相比,通过 i/v 途径的体重显着下降团体。因此,表明 Bio-CuNP 通过该途径具有毒性(图 1b)。 Bio-CuNPs 通过 i/p 途径给药处理大鼠导致体重轻微下降,并且在 i/p 和 i/v 途径中均未观察到死亡迹象。因此,i/p 注射诱导的毒性较低(如表 4 和图 1a 所示)。
<图片>未处理(对照)和使用 Bio-CuNPs 和 Bio-ZnONPs 处理的大鼠的体重变化。 Bio-CuNPs 和 Bio-ZnONPs 通过 (A) 腹膜内 (i/p) 和 (B) 静脉内 (i/v) 给药途径处理,直至观察第 28 天。以总致死浓度施用 Bio-CuNPs (Cu) 和 Bio-ZnONPs (ZnO) 的所有处理并观察 28 天; N =每组6只大鼠
图>血液学指标
血液学参数的估计,例如 RBC 计数、WBC 计数、血小板计数、血红蛋白水平和凝血时间,是衡量经处理的 NPs 毒性的重要实体。对于第 14 天和第 28 天,i/p 和 i/v 给药途径的浓度依赖性血液学结果显示在表 5 和 6 中。与 Bio-ZnONPs 相比,通过 i/v 途径以 9.5 μg/kg (IC50) 和 11.7 μg/kg (TLC) 给药的 Bio-CuNPs 显示红细胞计数减少。然而,浓度依赖性趋势尚未被注意到。对于通过 i/v 给药途径用 Bio-ZnONPs 治疗的大鼠,血红蛋白水平、血小板计数和白细胞都发生了变化,但在所有三种浓度(NOAEC、IC50 和 TLC)之间没有观察到显着差异。但是在 i/p 给药途径的情况下,与对照组和 Bio- CuNPs 处理。令人惊讶的是,在第 28 天发现血液学影响正常(表 6)。
图> 图>在观察的第 14 天和第 28 天,两种不同的 Bio-NP 的不同注射方法(i/v、i/p)对血液学的影响是不同的。可以观察到血红蛋白、红细胞、白细胞和血小板在 Bio-CuNPs 治疗中通过 i/v 途径减少,在 Bio-ZnONPs 治疗的大鼠中通过 i/p 途径减少。但观察到红细胞计数显着下降。这表明除了注射 Bio-CuNPs 的大鼠(i/v 途径)外,不同的注射途径不会引起血小板计数、血红蛋白或白细胞的显着差异。 i/p 和 i/v 注射后红细胞显示出显着差异(如表 5 和 6 所示)。
血清生化分析
血清肌酐是废物;较高的肌酐产生表明肾脏受损。 Bio-ZnONPs(i/v 途径:剂量为 11-16 μg/kg,i/p 途径:剂量为 24-30 μg/kg)与第 14 天和第 28 天的对照相比,对血清肌酐水平没有显着影响。 (表 7 和 8,图 2a、b)。与对照相比,用 Bio-CuNPs(i/v 途径:剂量为 06-12 μg/kg)治疗的大鼠的血清肌酐水平增加至 2.3 mg/dl。然而,i/p 注射途径没有显示出显着变化(表 7 和 8)。血清中含有大量酶,但为了评估肝脏的正常和病理症状,丙氨酸转氨酶(谷氨酸丙酮酸转氨酶)和天冬氨酸转氨酶(谷氨酸草酸乙酸转氨酶)是有用的。天冬氨酸转氨酶是线粒体来源,大量存在于肝脏、心脏、肾脏和骨骼肌中。血清碱性磷酸酶是一种低分子量的球蛋白酶,在骨骼、肝胆道和肾脏中浓度较高。这种酶的活性可以通过估计从磷酸甘油中释放的有机磷酸盐来确定。肝细胞和阻塞性黄疸的血清酶水平升高。在 i/v 给药途径中,与对照相比,Bio-ZnONPs(40.7 mg/dl、37.9 IU/L、82.4 IU/L)对血清 ALT、血清 AST 和 ALP 水平没有显着影响。尽管 i/p 给药在第 14 天和第 28 天与对照相比显示出 ALT、AST 和 ALP 水平显着增加(图 2a 和 b)。血清毒性研究结果表明,Bio-ZnONPs 在 i/v 途径中的肌酐、ALT、AST 和 ALP 水平在 28 天内没有变化。
图> 图> <图片> 图片>用 Bio-CuNPs 和 Bio-ZnONPs 治疗的大鼠的生化结果。在 (A) 第 14 天和 (B) 通过腹膜内 (i/p) 和静脉内 (i/v) 给药途径,在用 Bio-CuNPs 和 Bio-ZnONPs 治疗的大鼠中测量 S. 肌酐、ALT、AST 和 ALP 水平第 28 天。所有数据均以三个独立实验平均值的平均值 ± SD表示;每个重复三次,N =每组6只大鼠。注:Cu:Bio-CuNPs,ZnO:Bio-ZnONPs,i/p:腹腔,i/v:静脉
图>相比之下,通过 i/v 途径用 Bio-CuNPs 治疗的大鼠显示血清 ALT (67.7 mg/dl)、AST 水平 (70 IU/L) 和 ALP (128 IU/L) 显着增加。与对照相比,Bio-CuNPs 通过 i/p 途径的影响相当低。结果的差异可归因于给药途径、纳米颗粒的毒性以及给药持续时间的不同。我们发现与 Bio-CuNPs 相比,Bio-ZnONPs 对肾和肝功能生物标志物(i/v 和 i/p)没有影响。
细胞器重量检测及组织学研究
不同Bio-NPs剂量下大鼠器官重量的变化说明了NPs对器官的不利影响。可以看出,当用 Bio-ZnONPs 治疗时,大鼠的心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏和大脑的重量降低,如表 9 和 10 所示。此外,考虑器官反应和变化程度通过分别计算每个器官的器官指数(OX)来检查。心、肝、脾、肺、肾、脑和胸腺器官指数见表 9 和表 10。
图> 图>在 i/v 和 i/p 给药后,在 Bio-CuNPs 和 Bio-ZnONPs 处理的大鼠中观察到脾脏和胸腺的重量差异。在第 14 天,Bio-ZnONPs 显示通过 i/p 注射降低脾脏指数,并通过 i/v 给药增加(表 9)。在 Bio-CuNPs 的情况下,通过 i/v 给药处理的大鼠显示脾指数在第 14 天 (0.265) 和第 28 天 (0.49) 显着降低。因此表明,免疫系统已受到 i/v Bio-CuNPs 给药和 i/p Bio-ZnONPs 给药的影响。在 i/p Bio-ZnONPs 给药的情况下,大鼠的免疫系统在第 14 天后恢复到正常状态,证明效果没有延长。结合之前的体重变化,Bio-CuNPs 的 i/v 给药途径似乎可以影响心脏、肝脏、肺、肾脏和大脑;此外,它可能会损害免疫系统。从图 3a 可以看出,脾脏和胸腺是 Bio-CuNPs 的主要器官靶点。
<图片>细胞器形态的变化。其中a 脾脏,b 肝脏,c 肾脏,d 大脑,e 肺和 f Bio-CuNPs 静脉给药雄性 Wistar 大鼠心脏与对照组第 28 天观察对比
图>在 i/v 和 i/p Bio-CuNPs 处理组的情况下,在 IC50 和 TLC 剂量下均观察到对器官指数的明显影响。此外,在两种不同的给药途径中,腹腔注射在 Bio-ZnONPs 治疗组中表现出适度的毒性,在 Bio-CuNPs 治疗组中表现出最高的毒性。由于小鼠腹膜中的血管和淋巴液密集,因此已知 i/p 注射的有效药物吸收速度很快 [40]。相应地,静脉注射在Bio-ZnONPs处理组中毒性最小,在Bio-CuNPs处理组中毒性最高。
大鼠毒理学变化
我们试图仔细检查不同剂量和时间间隔的 Bio-NPs 的毒性影响。用 Bio-ZnONPs 处理的组织(i/v 途径:剂量范围 11-16 μg/kg,i/p 途径:剂量范围 24-30 μg/kg)与对照组织(图 4、5、6 和 7)。尸检观察(尸检:对死大鼠进行解剖检查)表明,Bio-NPs 治疗的大鼠的所有器官都表现出基于未治疗动物的外观预期的解剖学特征(例如,颜色、形状和大小的特征)。与 Bio-ZnONPs 相比,Bio-CuNPs 处理的大鼠与对照组相比,在肾脏、肝脏、脾脏和脑组织的解剖特征方面表现出更显着的变化(图 4、5、6 和 7)。
<图片>大鼠肾脏的 H&E 染色切片。通过 i/v 和 i/p 途径用 Bio-Cu 和 ZnONPs 治疗大鼠;未处理的样品被视为对照。在第 14 天 (A–C) 和第 28 天 (D–F) 观察到用 Bio-CuNPs 处理的切片。 Bio-ZnONPs 在第 14 天 (G-I) 和第 28 天 (J-L) 处理的切片。 BC Bowman 囊、G 肾小球、PT 近端小管、GN 肾小球坏死、PTD 近端小管损伤
图> <图片>大鼠脾脏的 H&E 染色切片。通过 i/v 和 i/p 途径用 Bio-Cu 和 ZnONPs 治疗大鼠;未处理的样品被视为对照。在第 14 天 (A–C) 和第 28 天 (D–F) 观察到用 Bio-CuNPs 处理的切片。 Bio-ZnONPs 在第 14 天 (G-I) 和第 28 天 (J-L) 处理的切片。 WP白浆、RP红浆、红浆DRP下降
图> <图片>大鼠肝脏的 H&E 染色切片。通过 i/v 和 i/p 途径用 Bio-Cu 和 ZnONPs 治疗大鼠;未处理的样品被视为对照。在第 14 天 (A–C) 和第 28 天 (D–F) 观察到用 Bio-CuNPs 处理的切片。 Bio-ZnONPs 在第 14 天 (G-I) 和第 28 天 (J-L) 处理的切片。 CV 中心静脉、KC Kupffer 细胞、CVV 中心静脉空泡化(细胞质空泡化)、HH 肝出血
图> <图片>大鼠脑的 H&E 染色切片。通过 i/v 和 i/p 途径用 Bio-Cu 和 ZnONPs 治疗大鼠;未处理的样品被视为对照。在第 14 天 (A–C) 和第 28 天 (D–F) 观察到用 Bio-CuNPs 处理的切片。 Bio-ZnONPs 在第 14 天 (G-I) 和第 28 天 (J-L) 处理的切片。 [所有载玻片均在× 40放大倍数下观察,NIKON eclipse E200(三目显微镜)]
图>Bio-CuNPs 通过 i/v 途径给药诱导损伤,并在组织中显示出剂量依赖性趋势。在 TLC (11. 7 μg/kg) 浓度下,Bio-CuNPs 对 Wistar 大鼠的肝肾组织显示出严重损伤。此外,通过 i/v 和 i/p 途径处理的 Bio-CuNPs 在第 14 天和第 28 天的大鼠中诱导了肾小球细胞(肾小球萎缩)、鲍曼囊和近端肾小管坏死(图 4b、e、c 和 f ) 与未处理的对照相比。肾小球坏死是由于免疫补偿,但肾小管损伤主要是由于 NPs 的毒性作用。 Bio-CuNPs通过i/v和i/p途径的毒性作用引起的肾小管损伤也增加了肾小球压力并导致肾小球萎缩。
正常对照组显示肝小叶和被正常肝细胞包围的中央静脉的正常组织结构(图6)。通过 i/p 途径 (19.82 μg/kg) 处理的 Bio-CuNPs 在第 14 天和第 28 天的观察中显示出轻微的组织学变化,包括库普弗细胞活化(图 6b、e)。通过 i/v 途径用 Bio-CuNPs 治疗的大鼠显示出严重的变化,包括在第 14 天观察时中心静脉周围肝细胞的细胞质空泡化和肝出血(图 6c)。令人惊讶的是,第 28 天组显示出中度变化,包括肝细胞的脂肪变化和肝细胞核的固缩(图 6f)。在 i/p 途径给药组的第 14 天,用 Bio-ZnONPs 处理的肝组织显示出由肝细胞脂肪变化证明的适度变化(图 6i)。 Bio-ZnONPs 治疗组显示出轻微改善,与第 14 天相比,在第 28 天观察到显着的保肝活性(图 6l)。从第 14 天起,Bio-ZnONPs 治疗的动物的正常肝脏结构已经恢复。
注意到脾细胞(红髓)减少,而淋巴细胞(白髓)增加,从用 Bio-CuNPs 通过 i/v 途径处理的大鼠提取的脾脏组织中被注意到(图 5c,f)。在初步观察中,在红髓中观察到脾脏中 Bio-CuNPs 的增加,这与细胞质量的适度减少有关。与 i/v 给药的第 14 天相比,第 28 天时间点的细胞质量明显减少(图 5f),而当大鼠通过 i/p 途径用 Bio-CuNPs 治疗时,红髓耗竭观察到微小变化第 14 天和第 28 天的时间点。 Structural changes were not seen in the white pulp or in splenic blood vessels (arteries or venous sinuses) and intravascular erythrocytes (Fig. 5b, e). No morphological changes have been found in spleen tissues treated with Bio-ZnONPs (Fig. 5). The H&E-stained brain sections of rats, treated (i/v and i/p) with NPs, showed no changes in brain region, olfactory bulb (perivascular localization) and the choroid plexus and ependyma of the lateral ventricles (Fig. 7).
Conclusion
Animal toxicity studies using 16- to 96-nm-ranged biosynthesized copper (Bio-CuNPs) and zinc oxide (Bio-ZnONPs) was assessed in male Wistar rat at the dose range of 6.1 to 19.82 μg/kg and 11.14 to 30.3 μg/kg respectively for both i/p and i/v routes on 14th and 28th day of observation. We observed no mortality and normal behaviour in the animals treated with Bio-CuNPs and Bio-ZnONPs in their specific dose range. The results also verified the Bio-CuNPs and Bio-ZnONPs at low concentrations do not cause identifiable toxicity even after their breakdown in vivo over time. Increased concentrations of these Bio-NPs induce weight reduction, but no significant statistical difference was observed for Bio-ZnONPs’ treated animals. In the case of i/v and i/p Bio-CuNPs’ treated groups, obvious effects on organ index have been observed at both IC50 and TLC doses. Moreover, of the two different administration routes, the intraperitoneal injection shows the modest toxicity in Bio-ZnONPs’ treated groups and highest toxicity in Bio-CuNPs’ treated groups. Correspondingly, the intravenous injection shows the least toxicity in Bio-ZnONPs’ treated groups and highest toxicity in Bio-CuNPs’ treated groups. Considering all the results of studies, targeting Bio-ZnONPs by intravenous injection is promising for possible biomedical application.
缩写
- ±:
-
Plus or minus
- ALP:
-
Alkaline phosphatase
- ALT:
-
Alanine aminotransferase
- AST:
-
Aspartate aminotransferase
- Bio-CuNPs:
-
Biogenic copper nanoparticles
- Bio-ZnONPs:
-
Biogenic zinc oxide nanoparticles
- BX :
-
Brain index
- CRE:
-
Creatinine
- Cu:
-
Copper
- FesEM:
-
场发射扫描电镜
- H&E:
-
Haematoxylin eosin
- Hb:
-
Haemoglobin
- HX :
-
Heart index
- i.e.:
-
That is
- i/p route:
-
Intraperitoneal route
- i/v route:
-
Intravenous route
- IC:
-
Inhibitory concentration
- KX :
-
Kidney index
- LiX :
-
Liver index
- LuX :
-
Lung index
- NOAEC:
-
No observable adverse effect concentration
- NP:
-
纳米粒子
- Ox :
-
Organ index
- RBC:
-
Red blood cell
- SD:
-
Standard deviation
- SX :
-
Spleen index
- TEM:
-
透射电子显微镜
- TLC:
-
Total lethal concentration
- TX :
-
Thymus index
- WBC:
-
White blood cell
- 氧化锌:
-
氧化锌
纳米材料
- 生物相容性 FePO4 纳米颗粒:药物递送、RNA 稳定和功能活性
- 氧化铜纳米颗粒对大肠杆菌的生物合成、表征和抗菌潜力评估
- 加载白藜芦醇的白蛋白纳米颗粒具有延长血液循环和改善生物相容性的高效靶向胰腺肿瘤治疗
- 用于体内 CT 成像和肾脏清除特性的新型生物相容性 Au Nanostars@PEG 纳米颗粒
- 石墨烯和氧化石墨烯的体外和体内生物安全和抗菌能力
- 改性超支化聚甘油作为分散剂,用于控制和稳定碳氢化合物中的金纳米粒子
- 用于光热疗法和光声成像的聚吡咯涂层铁铂纳米粒子的合成和体外性能
- 铜纳米粒子合成和稳定方面的环保能力:催化、抗菌、细胞毒性和抗氧化活性
- 通过腹膜内和静脉内给药途径对大鼠生物合成铜和氧化锌纳米颗粒的体内比较检查
- 金属和金属氧化物纳米粒子的绿色合成及其对单细胞藻类莱茵衣藻的影响
- 纳米粒子和超声波控制的水过冷
- 氧化锌纳米粒子的特性及其对微生物的活性