纳米三氧化钨(W03)作为一种新型的过渡金属氧化物和半导体材料,因其具有气致变色、电致变色、气敏性、光催化等多种性能而在环境监控、生物医药行业、军事及其他领域都有巨大的应用前景。与此同时,伴随而来的纳米WO3的安全性问题也日益引起研究者的广泛关注。然而目前对纳米WO3的生物学效应研究比较少,且不同尺寸的纳米WO3毒性比较也未曾报道。本课题通过对两种不同尺寸的WO3纳米棒(小尺寸的WO3纳米棒-S和大尺寸的WO3纳米棒-L)分别腹腔注射暴露后对BALB/c小鼠肝脏和肾脏组织损伤及其毒性机制的研究,分别对这两种尺寸的W03纳米棒对肝脏和肾脏的毒性进行了评价与比较,以研究导致肝脏和肾脏损伤以及损伤差异的可能机制,同时采用褪黑素作为保护剂,为选择合适的尺寸的WO3纳米棒材料和WO3纳米棒的安全应用提供了参考依据。本研究通过对WO3纳米棒-S和W03纳米棒-L暴露后小鼠的体重变化、肝功能指标(谷丙转氨酶,ALT；谷草转氨酶,AST)和肾脏功能指标(尿素氮,BUN；肌酐,Cr)检测、肝脏和肾脏组织病理学观察来评价其对小鼠肝脏和肾脏造成损伤的程度。通过肝脏和肾脏组织氧化应激指标(活性氧,ROS；丙二醛,MDA；还原型谷胱甘肽,GSH；超氧化物歧化酶,SOD和8-羟基脱氧鸟苷,8-OHdG)、炎症指标(免疫球蛋白IgE；核转录因子-KB, NF-κB;肿瘤坏死因子-α,TNF-α;干扰素-γ,IFN-γ和白介素-4,IL-4)的检测来探讨W03纳米棒-S和W03纳米棒-L产生毒性的可能机制,以及从W03纳米棒-S和W03纳米棒-L其自身理化性质的角度来讨论二者毒性不同的原因。并通过褪黑素作为保护剂,来研究预处理褪黑素后WO3纳米棒-L暴露对小鼠肝脏和肾脏的组织的保护效应及保护机制。实验结果表明,对于W03纳米棒-S,与对照组相比,W03纳米棒-S暴露剂量为5mg/kg时肾功能指标BUN和Cr含量都出现显著性升高,小鼠的肾脏组织病理切片显示,肾小球细胞出现轻微的水肿,肾小管变得狭窄。W03纳米棒-S暴露剂量5mg/kg时,小鼠的体重在染毒暴露过程中出现了显著性降低,肝脏功能指标ALT、AST水平显著性上升,肝脏和肾脏组织内氧化应激指标ROS水平以及MDA、 8-OHdG的含量显著性升高；GSH含量、SOD活性显著性降低；炎症水平IgE含量以及肝脏组织内的NF-κ、TNF-α、IFN-γ和IL-4的含量显著性上升；小鼠肝脏的组织病理学表现为肝细胞出现水肿,细胞核固缩甚至消失,部分细胞出现了空泡样变,肾脏组织的病理学变化表现为肾小球细胞水肿程度加重,肾小管变窄甚至消失并且最高剂量时肝肾组织病变更加明显；而对于W03纳米棒-L,在剂量≥10mg/kg时,肾功能指标BUN、Cr的水平显著性上升；在剂量为20mg/kg时能引起小鼠体重的显著性降低,肝功能指标ALT、AST的水平显著性上升,肝脏和肾脏组织氧化应激指标ROS水平、MDA的含量、8-OHdG的含量都显著性升高,GSH含量、SOD活性都显著性降低；炎症指标IgE含量明显升高,肝脏和肾脏组织中的NF-κB、 TNF-α、IFN-γ和IL-4的含量都显著性上升,肝脏和肾脏组织出现与W03纳米棒-S暴露剂量≥10mg/kg类似的病理学变化,但是病变程度没有W03纳米棒-S≥10mg/kg剂量组明显。结果提示,W03纳米棒-S暴露剂量≥5mg/kg时就能引肝脏或者肾脏的毒性效应,而W03纳米棒-L剂量在≥10mg/kg时能够引起肝脏和肾脏的毒性效应。通过褪黑素预处理20mg/kgWO3纳米棒-L暴露组小鼠后,结果发现,与单独的20mg/kg WO3纳米棒-L暴露组相比,小鼠体重的下降明显减少、肝脏和肾脏功能受损得到明显的减轻,小鼠的肝脏和肾脏组织氧化应激,炎症水平都显著性降低,并且肝脏和肾脏组织的病理学损伤程度得到一定程度的降低。本研究结果提示,W03纳米棒-S≥5mg/kg能够引起肝脏和肾脏毒性效应,而W03纳米棒-L剂量≥10mg/kg和剂量≥20mg/kg时能够分别引起肾脏和肝脏毒性效应。而氧化应激以及炎症可能是造成这两种材料造成肝脏和肾脏组织损伤的机制之一,且W03纳米棒的尺寸效应可能是W03纳米棒-S的毒性作用大于W03纳米棒-L的主要原因。本研究中2.5mg/kg的W03纳米棒-S,5mg/kg的W03纳米棒-L对于小鼠来说是一个相对安全的使用剂量。褪黑素能够通过降低肝和肾脏功能指标水平、肝脏和肾脏组织中氧化应激、炎症的水平对小鼠的肝、肾组织进行保护,进而降低W03纳米棒-L对小鼠肝脏和肾脏组织的损伤程度。