随着纳米科学技术的发展,各种纳米材料及产品已通过各种不同途径进入我们的生活和环境,人们接触纳米材料的机会将越来越多,其对有机体、环境及人类健康的潜在影响十分令人关注。纳米二氧化硅是纳米材料中的重要一员,随着纳米二氧化硅产量及应用范围的逐渐扩大,人群的暴露机会日益增加,因此对纳米二氧化硅的生物效应和安全性进行研究早己引起人们的注意。现有的细胞水平、动物实验及人群研究结果显示,纳米二氧化硅可以引起氧化应激、炎症反应、DNA损伤、细胞凋亡、细胞周期改变和基因表达异常,并可引起呼吸系统、心血管系统及其他组织器官的损害。目前,大部分的纳米毒性研究集中在其一般毒性或遗传毒性。但对纳米二氧化硅对细胞外基质介导的信号传导影响的研究很少。　　 本研究旨在评价体外条件下纳米二氧化硅对细胞黏附和迁移的影响及其相关机制。以正常人角质化细胞、皮肤癌细胞系A431、肺癌细胞系NCI-H446为细胞模型,研究了三种不同粒径的二氧化硅颗粒(498nm、68nm和19nm)对纤维连接蛋白介导的细胞黏附和迁移的影响并对相关机制进行了初步的探讨。采用透射电子显微镜(TEM)及动态光散射粒度分析仪(DLS)对二氧化硅颗粒进行表征及稳定性检测;MTT实验及台酚蓝染色法检测二氧化硅颗粒对细胞的生长抑制作用;LDH释放法检测细胞膜完整性的改变;细胞黏附实验检测细胞黏附能力的改变;使用划痕-修复实验检测细胞迁移能力的改变。同时,检测了纳米二氧化硅对多聚赖氨酸介导的细胞的黏附和迁移的影响,以验证纳米二氧化硅对纤连蛋白介导的细胞黏附迁移的抑制效应是否是具有特异性。　　 透射电镜结果显示:三种不同粒径的二氧化硅颗粒呈椭球形,颗粒大小均匀一致。使用ImageJ软件计算颗粒平均粒径分别为498nm、68nm和19nm。动态光散射粒度分析结果显示:粒径为19nm的二氧化硅颗粒24h时在DMEM培养液中部分粒子发生了聚集,而其它两种二氧化硅颗粒均保持了良好的分散性。细胞黏附及迁移实验表明,无论是BSA还是纤连蛋白都不能明显改变A431细胞和NCI-H446细胞的黏附及迁移能力;但是纤连蛋白能够明显增加角化细胞的黏附和迁移能力,并且无论是Nano-Si68还是Nano-Si19均表现出对细胞黏附的抑制作用,具有统计学差异(P＜0.05)。但是在Si498中却未观察到此现象。多聚赖氨酸虽然能够增加角化细胞的黏附和迁移能力,却不受二氧化硅粒子的影响。利用MTT实验检测了二氧化硅粒子对角化细胞活性的影响。为了更准确监测二氧化硅粒子的毒性,我们使用了不同浓度梯度(0、100、250和500μg/mL)的3种二氧化硅颗粒处理角化细胞24h对细胞存活率的影响。结果显示,二氧化硅颗粒能够抑制正常人角化细胞的活性,但只有粒子的粒径较小(＜=68nm)浓度较高(＞250μg/mL)时才会有比较明显的影响(P＜0.05)。在纳米二氧化硅粒子浓度达到500μg/mL时,Nano-Si68组和Nano-Si19组的细胞活性与空白对照组相比,活性分别下降为85.32%和82.1%,而Si498组则无明显下降。细胞膜完整性实验结果显示,与阴性对照相比,Si498和Nano-Si68,两组均不能引起细胞LDH释放量发生明显改变。Nano-Si19在100μg/mL和250μg/mL浓度下也不能引起细胞LDH释放量发生明显改变。只有Nano-Si19在高浓度(500μg/mL)条件下,角化细胞培养液中的LDH浓度才能明显升高,与对照组及其他处理组相比差异具有显著性(P＜0.01)。上述结果表明,纳米二氧化硅在较低的剂量条件下,并没有明显的细胞膜毒性,对角化细胞的活性也没有明显的抑制,但是对角化细胞的黏附和迁移能力有明显的抑制作用。Western-blot结果显示,纤维连接蛋白能够明显地增强FAK397位点和925位点的磷酸化,但是FAK整体水平保持稳定。在加入二氧化硅纳米粒子组中,FAK磷酸化受到抑制,然而Si498并未明显影响FAK的磷酸化。我们也检测了FAK下游的重要信号分子。当角化细胞在只有纤维连接蛋白的对照组中,FAK下游的重要信号分子如,PI3K、Akt和Src蛋白磷酸化水平明显增加,然而在各种纳米二氧化硅处理组中,蛋白磷酸化水平会被明显抑制。因此,纳米二氧化硅可能是通过抑制FAK-Src-P13K通路来影响纤连蛋白介导的角化细胞的黏附和迁移运动。　　 综上所述,纳米二氧化硅可能通过作用细胞或细胞外基质影响细胞的黏附和迁移。纳米二氧化硅在不引起明显膜损伤和细胞毒性的低剂量条件下可能造成对细胞黏附和迁移的影响,进而可能影响细胞增增殖分化等生理过程。研究提示细胞黏附和迁移的改变对低剂量纳米二氧化硅更为敏感,可能作为评价纳米二氧化硅有害生物效应及安全性的指标。本研究为评价纳米二氧化硅的生物安全性提供实验依据,也为建立起更加高效的安全性评价方法提供新思路。