作为一种结构简单的纳米材料,纳米二氧化硅具有易于合成和进行表面修饰的特点,不仅被广泛地用于工业领域,还被用于诊断、造影和载药等生物医药领域。研究显示,纳米二氧化硅可以诱导一些正常细胞凋亡,从而表现出一定程度的细胞毒性。但是,到目前为止,有关纳米二氧化硅抗肿瘤活性研究还较少。
为了研究纳米二氧化硅(SNP)的抗肿瘤活性,本文选用了粒径为7 nm、20 nm和50nm的三种SNP颗粒,以人正常肝细胞L-02作为对照,考察SNP对人肝癌细胞HepG2的细胞毒性。研究结果表明,SNP的抗肿瘤活性与其粒径有直接联系,具有浓度效应和时间效应,20nm的粒子对肝癌细胞活性的抑制作用最强,7nm的次之,50nm的最弱。当20nm的SNP浓度为160μg/ml时,可使HepG2的细胞活性在72h后降为18.5%。但是,SNP对L-02细胞活性的影响较小,只有当20nm和7nm的两种粒子浓度分别达到320和640μg/ml时,细胞活性才分别下降到81%和73%。与L-02细胞相比,20nm的SNP更容易进入HepG2细胞并分布于细胞核内,引起细胞凋亡。随着纳米二氧化硅作用浓度的上升,caspase-3的活性升高,p53表达量上升,Bcl-2以及procaspase-9的表达量下降,而Bax的表达量基本不变。此外,7nm和20nm的SNP可使胞内的活性氧(ROS)水平上升,谷胱甘肽(GSH)水平下降,对细胞产生氧化胁迫。基于以上结果我们推测,SNP导致HepG2细胞发生氧化胁迫,通过线粒体通路的信号途径诱导肝癌细胞发生凋亡。
此外,还进一步对20nm的SNP进行改性,调节纳米粒子的表面电位。获得了表面Zeta电位范围为-22.1～+4.16 mV的6种SNP,从中挑选SNP20 (-22.1 mV)、SNP20a (-8.93 mV)、SNP20b (-0.70 mV)和SNP20c (+4.16 mV)四种颗粒,考察它们对人肝癌细胞HepG2的细胞毒性。结果表明,四种二氧化硅颗粒的细胞毒性稍有不同,流式细胞仪实验中发现四种颗粒诱导细胞凋亡的能力也稍有差别。因此推测,纳米二氧化硅颗粒的表面电位值可能与其抗肝癌细胞活性有关。
