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【目的】磁性氧化铁纳米颗粒(IONPs)作为新型MRI造影增强剂,在癌症分子诊断和治疗方面具有优势。本研究对聚乙二醇表面修饰(PEG-IONP)的和氨基表面修饰(Amine-IONP)的氧化铁纳米颗粒对A549细胞的细胞毒性和遗传毒性进行评价。【方法】体外培养A549细胞,借助ATP化学发光法和高内涵显微成像分析技术分别检测PEG-IONP和Amine-IONP对细胞活力、线粒体膜电势(MMP)和胞内活性氧(ROS)水平变化的影响。此外,使用流式细胞术就两者对细胞周期的影响进行分析。遗传毒性方面分别开展胞质分裂阻断法微核试验和彗星试验,对PEG-IONP和Amine-IONP的潜在致染色体和DNA损伤作用进行评价。【结果】1)细胞毒性:PEG-IONP和Amine-IONP分别作用于A549细胞24h后,仅PEG-IONP高浓度(160、320μg/m1)组的细胞活力轻微降低(P<0.05),其余组别与对照组相比无显著性差异;当给药浓度高于20μg/ml时,PEG-IONP与和AmineIONP均能引起胞内ROS水平的升高和MMP的降低(P<0.05),且存在剂量反应关系;细胞周期分析结果提示当PEG-IONP浓度不低于20μg/ml,可诱导A549细胞出现G0-G1期阻滞(P<0.01),伴随S期比例下调,该趋势随着浓度升高越来越明显。类似现象在Amine-IONP浓度高达320μg/ml时观察到。故相同浓度条件下,PEGIONP的G0-Gl期阻滞效应更明显。2)遗传毒性:微核试验结果发现20μg/ml及以上浓度的Amine-IONP可造成双核细胞比例的下降(P<0.05),并诱导含微核的双核细胞数(MN‰)显著性升高(P<0.05);彗星试验的结果提示,与阴性对照组比较,20μg/ml及以上浓度的PEG-IONP和Amine-IONP可诱导彗尾DNA含量百分率(%Tail DNA)和尾矩(Olive tail moment)显著升高(P<0.05)。上述效应均存在剂量效应相关性。【结论】PEG-IONP和Amine-IONP生物相容性良好,在较高浓度下也未产生明显的细胞毒性。但两者均可诱导胞内ROS水平的升高,并对线粒体造成损伤。细胞周期分析和微核试验结果均提示IONPs可延长细胞周期,抑制细胞分裂。而微核试验和彗星试验则提示IONPs可造成染色体和DNA损伤。根据上述结果,推断氧化应激可能是毒性作用机制之一,而细胞周期阻滞效应又进一步加重了遗传毒性损伤。