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外源性化合物是人类日常生活中接触外界环境不可避免的一类化合物,这些化合物可能与机体接触并进入机体,并且在机体内产生一定的生物活性。有些化学物质可能与机体组织发生生物化学作用,破坏正常生理功能,对人类健康产生负面影响,有些化学物质也可能有益于人体健康。植物甾醇氧化物和胆固醇氧化物是存在人类日常饮食中一类化合物,大量的研究证明胆固醇氧化物对人体具有不良的生物效应,植物甾醇氧化物结构与胆固醇相似,而关于植物甾醇氧化物的生物安全性尚未定论。随着纳米技术在生物医学领域中的应用,具有多功能的纳米造影剂不断问世,造影剂作为典型的临床辅助诊断的外源性化合物,纳米造影剂的产生为造影剂的发展和应用带来便利的同时,其生物安全性研究引起了国内外许多学者的关注。目前纳米造影剂的生物安全性研究尚处于起步阶段,而且由于纳米材料种类繁多,理化性质各异,人们对于纳米造影剂毒性效应及安全评价的认识还相当局限。因此,探究这些外源性化合物对机体的生物学效应,明确其在机体内的生物安全性具有重要意义。本研究主要以两类（7-酮基和7β-羟基）植物甾醇氧化物和两种不同结构的纳米核磁造影剂为研究对象,主要研究了这些外源性化合物对不同细胞的细胞毒性效应,获得了如下主要结果:1.以胆固醇氧化物（7K-CH和7β-OH-CH）为阳性对照组,将两类植物甾醇氧化物分别作用于HIC细胞后,在120μM作用浓度下,7-酮基植物甾醇氧化物对HIC细胞的毒性强度依次为7K-SI>7K-CA>7K-BR>7K-ST>7K-MIX,7β-羟基植物甾醇氧化物对HIC细胞的毒性强度依次为7β-OH-SI>7β-OH-CA>7β-OH-MIX>7β-OH-ST≈7β-OH-BR。HIC细胞系可能对7-酮基系列氧化物要比对7β-羟基植物甾醇氧化物更敏感。所有被测氧化物都能明显降低细胞活力,并具有浓度和时间依赖性,尤其是7K-SI和7K-CA活性最高,降低细胞活力最为明显。此外,7K-SI和7K-CA不仅诱导早期凋亡细胞比例上升,而且还导致细胞周期S期含量上升,G1期含量下降,而7K-BR、7K-ST和7K-MIX没有显示出明显的细胞毒性,与此同时,7K-SI、7K-CA和7K-BR通过激活caspase-3活性,调节Bcl-2蛋白诱导细胞凋亡,而7K-ST和7K-MIX不依赖于caspase-3和Bcl-2。2.两类甾醇氧化物作用A549细胞后,被测氧化物均降低了A549的细胞活力且具有浓度和时间依赖关系。在120μM作用浓度下,7-酮基植物甾醇氧化物对A549细胞毒性强度依次为7K-SI>7K-CA>7K-BR≈7K-ST≈7K-MIX,7β-羟基-植物甾醇氧化物对A549细胞的毒性强度依次为7β-OH-SI≈7β-OH-CA>7β-OH-MIX>7β-OH-ST≈7β-OH-BR,这一结果表明A549细胞系可能对7β-羟基系列氧化物要比对7-酮基植物甾醇氧化物更敏感,这一结果正好与HIC细胞系结果相反。另外,7β-羟基系列氧化物不仅降低了细胞活力,还导致A549凋亡后期细胞比例上升,同时细胞周期实验表明7β-羟基-CH、7β-羟基-SI、7β-羟基-CA和7K-CH导致sub-G1期的含量有所增加,但是被测氧化物对A549细胞周期的影响因化合物不同而效果不同,这也表明了甾醇氧化物对A549细胞周期与这些氧化物的化学结构没有直接的关联性。此外,这些氧化物会导致A549细胞内活性氧含量随着时间延长而上升,同时通过激活caspase-3活性,调节Bcl-2蛋白诱导细胞凋亡。3.两类甾醇氧化物作用于HepG2细胞后,被测的氧化物均降低了HepG2细胞活力并且具有浓度时间依赖关系。在120μM作用浓度下,7酮基-ST和7-酮基-MIX表现出强抑制细胞活性的特点,这一结果与HIC细胞和A549细胞实验结果有很大差异。7β-羟基-CA和7酮基-CA不仅降低细胞活性,激发超氧化物歧化酶SOD和过氧化氢酶进而导致细胞凋亡,但是这两种单体没有导致脂质过氧化物含量上升,而混合甾醇氧化物导致MDA含量略微上升,但是没有影响细胞活力。实验表明氧化应激反应与细胞死亡之间没有必然的联系,植物甾醇氧化物对HepG2细胞毒性与细胞对这些氧化物的摄取量有关系,因化合物不同而效果不同。4.本实验中采用的纳米材料Fe3O4@HSiO2和负载了秋水仙碱的Fe3O4@HSiO2-COLC是具抗肿瘤药物载体和核磁造影剂功能的磁性纳米材料体系。核磁共振成像实验表明,纳米材料Fe3O4@HSiO2作为核磁造影剂没有显示出细胞毒性,同时具有很好的生物相容性和较高的核磁对比度,作为抗癌药物载体（Fe3O4@HSiO2–COLC）能在酸性环境中（pH<3.0）有效释放所负载的秋水仙碱（COLC）,在磁场作用下能有效地靶向肿瘤细胞HepG2而不损伤正常细胞,且药效要高于单纯的COLC。5.由聚乙烯亚胺包裹叶酸和钆介孔2-50 nm的纳米材料体系Gd-FA-Si,具有较好的生物相容性,兼具抗肿瘤药物载体和核磁造影剂功能,同时受pH调控而释放药物。纳米材料表面负载的叶酸能高效的靶向Hela和MDA-MB-231细胞上的叶酸受体,材料负载的阿霉素高效抑制细胞活性,比单纯的阿霉素药物给药具有更高的药效。