碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝圆柱型管体。按照石墨烯片的层数可以分为单壁和多壁两种。碳纳米管具有非比寻常的物理和化学特性，因此被广泛地应用于各个领域。人们在工作和生活中接触到这种纳米材料的机会也越来越多，而有关其生物安全性的研究并未深入与成熟。碳纳米管可以通过皮肤、呼吸道和消化道进入人体内，目前关于其毒性研究主要集中在其对肺、肝脏、肾等器官的损害上，主要表现在能够引发肺上皮巨噬细胞肉芽肿以及肺部炎症，肝脏损伤等，已有文献指出碳纳米管对哺乳动物细胞的毒性大于石英和石棉。而碳纳米管也被指出会引起DNA或染色体水平上的损伤。　　碳纳米管由于其纳米级别的尺寸可以顺利地越过血脑屏障进入中枢神经系统，同时它也可以通过嗅球小胶质细胞调节绕过血脑屏障直接进入中枢神经系统，有关其对神经系统的作用研究较少且说法不一。已有的文献指出碳纳米管能够促进神经突起和神经元的生长和分化，但也不乏认为其具有神经毒性的文献，如碳纳米管增加C6大鼠胶质瘤细胞氧化应激水平，引发细胞凋亡;碳纳米管抑制PC12细胞钾通道特性等。本实验室先前的研究证明多种纳米材料，如纳米银、纳米氧化铜、纳米氧化锌等，均对幼年大鼠具有一定的神经毒性。而众所周知，哺乳动物胎儿期和婴幼儿期是大脑发育的关键时期。因此本文针对多壁碳纳米管对幼鼠大脑海马锥体神经元的毒性作用，检测这种纳米材料是否改变了神经元的兴奋性以及其作用机制的探讨，进而延伸探讨多壁碳纳米管对CA1区兴奋性谷氨酸能突触传递的影响。　　实验选用14-16天Wistar大鼠幼鼠，制备离体海马脑片，采用全细胞膜片钳技术记录不同浓度多壁碳纳米管的作用下大鼠海马CA1区锥体神经元电生理特性的变化。实验主要包括两部分:(1)采用电流钳方法检测多壁碳纳米管对神经元兴奋性的影响，即记录诱发动作电位。探究其改变机制，即用电压钳法检测多壁碳纳米管对神经元电压门控钾通道的影响。(2)采用电压钳的方法观察多壁碳纳米管对兴奋性谷氨酸能突触传递的影响，包括记录自发兴奋性突触后电流(sEPSC)和微小兴奋性突触后电流(mEPSC)。进而通过记录诱发兴奋性突触后电流(eEPSC)观察多壁碳纳米管对CA3-CA1突触通路的影响，并记录双脉冲比来探究其可能的突触前机制。　　主要实验结果如下:　　(1)多壁碳纳米管对大鼠海马锥体神经元诱发动作电位的影响:多壁碳纳米管增加了诱发动作电位的放电频率和半峰宽，提示这种纳米材料提高了神经元兴奋性。　　(2)多壁碳纳米管对CA1区锥体神经元电压门控钾通道的影响:多壁碳纳米管以浓度依赖方式降低IA和IK的幅值，且具有电压依赖性和时间依赖性。只有在高浓度(400μg/ml)的多壁碳纳米管作用下，IA和IK激活曲线发生左移，以及IA失活曲线左移。对IA失活后恢复动力学无显著变化。　　(3)多壁碳纳米管对CA1区兴奋性谷氨酸能突触传递的影响:多壁碳纳米管显著减小了sEPSC和mEPSC的幅值，降低了mEPSC的频率，但是增加了sEPSC的频率。这说明多壁碳纳米管显著影响了兴奋性谷氨酸能突触传递。　　(4)多壁碳纳米管对CA3-CA1神经通路兴奋性谷氨酸能突触传递的影响:eEPSC幅值明显降低，而对双脉冲比值没有显著影响，但是有增加的趋势。　　根据以上结果，我们得到以下结论:多壁碳纳米管通过增加放电频率和半峰宽提高了神经元的兴奋性。多壁碳纳米管对电压门控钾通道有抑制作用，改变了电压门控钾通道激活和失活动力学特性可能是神经元兴奋性增加的原因。而以上这些变化常见于神经系统疾病的早期，是神经功能障碍的发生机制之一。此外，多壁碳纳米管显著影响了谷氨酸能突触传递，包括改变了幅值和频率，这些改变可能部分归因于多壁碳纳米管对CA3-CA1通路的影响。