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伴随纳米科技的迅猛发展,多种纳米材料被广泛应用,逐步进入到周围环境及生命体中,纳米材料的生物安全性及生态毒理学效应研究逐渐成为研究关注的热点。纳米氧化铜(CuO NPs)因具有良好的杀菌性、催化特性和热稳定性,而被广泛应用于涂料、废水处理、杀菌以及生物医用陶瓷材料等领域。细胞作为机体基本的结构与功能单位,其试验周期短、特异性高、易于培养,应用于揭示外来物质的致毒机理。本文以人肝癌细胞(HepG2)作为受试对象,系统探究了CuO NPs对HepG2细胞的毒性作用及分子机理。初步获得了以下几个结论：1.不同浓度CuO NPs对HepG2细胞的毒性效应研究结果显示,CuO NPs16h的IC50为8mg/L,同时随处理时间的增长,细胞活性明显降低。说明CuO NPs可抑制细胞的生长和增殖,具有细胞毒性,呈时间—剂量依赖效应。2.为了进一步明确CuO NPs对Hep(G2细胞的毒性作用机理,研究了不同浓度C uO NPs对HepG2细胞脂质过氧化损伤、蛋白质羰基化、DNA损伤以及细胞内活性氧(ROS)含量水平的影响。结果表明,HepG2细胞暴露于CuO NPs后,脂质过氧化(MDA)水平及蛋白质羰基化(PC)水平随CuO NPs浓度的增加而逐渐增大。CuO NPs可导致DNA彗尾的迁移距离显著上升,说明其诱导细胞产生DNA断裂损伤；CuO NPs可诱导DNA产生碱基修饰,从而生成8-OHdG,产生DNA氧化损伤,上述结果说明CuO NPs具有遗传毒性。同时,细胞内ROS水平呈爆发式增长。本研究利用ROS清除剂NAC进行反向验证实验,结果显示,NAC可清除过量的ROS从而对细胞内生物大分子起到保护作用。结果证实了活性氧(ROS)是CuO NPs引起HepG2细胞损伤作用的关键因素。3.利用流式细胞术进行细胞周期的定量检测,结果显示CuO NPs浓度的增加使得HepG2细胞周期阻滞更加显著,细胞周期相关基因CDK表达量随CuONPs浓度增加而上升,cyclin表达量随CuO NPs浓度增加而下降,证实HepG2细胞周期被阳滞干S期。采用流式细胞仪双染色法检测显示CuO NPs可剂量依赖性地诱导HepG2细胞凋亡。细胞内过量的ROS可造成线粒体膜位电势(Δφpm)下降,引起线粒体去极化。通过对细胞凋亡相关基因表达量的检测分析发现,CuO NPs处理后的HepG2细胞的Caspase-3及C aspase-9两个基因的表达量上升,提示由线粒体介导的Caspases活化级联形式是C uO NP s诱导细胞发生凋亡的重要通路。上述结果表明,CuO NPs可以抑制HepG2细胞增殖,对细胞产生氧化损伤作用；同时CuO NPs可引起细胞周期阻滞并诱导细胞凋亡,其机制与ROS诱导线粒体介导的细胞凋亡途径有关。