纳米银植入大鼠皮下组织亚慢性毒性及在不同组织中的分布
中国组 织 工 程研 究与 I临床康复 劳 73 誊 芳 76 叨 2009 — 04 — 16 出版
J ournalofC linicalR ehabilitative T issue E ngineering R esearch A pril16, 2009 V 0 1. 13 , N o. 16 灾『c天 B asic E x晰 _ment
silver subchro nic toxicity and silver distributio n
entrattissues*
C hen D an— dan’, X...
中国组 织 工 程研 究与 I临床康复 劳 73 誊 芳 76 叨 2009 — 04 — 16 出版
J ournalofC linicalR ehabilitative T issue E ngineering R esearch A pril16, 2009 V 0 1. 13 , N o. 16 灾『c天 B asic E x晰 _ment
silver subchro nic toxicity and silver distributio n
entrattissues*
C hen D an— dan’, X iT ing— fei
’
, B aiJ ing
。
, W ang J in
’
A bstract
B A C K G R O U N D :Ithas been reportedthatnanosilver- containing biom aterials produce bad biologica
co ntactw ith or are im planted into hum an body.
O B J E C T IV E :T o investigate w hether nanosilveryields potentialadverse biologicaleffects on hum an
biologicalsafety.
effects aftertheydirectly
bodyand to evaluate its
D E S IG N , T IM E A N D S E T T IN G :A n anim alexpe rim entobservation w as perform ed atthe M edicalD evice C ente rofN ational
lnstitute forlhe C ontrolofP harm aceuticaI and B iologicalP roducts from J une 2005 to A ugust2006
M A T E R IA L S :N anosilverparticles and m icrosilverparticles w ere purchasedfro m S igm a C om pany。 U S A
M E T H O D S :T hirtyrats w ere random lydivided into 3 groups, w ith5 m ale and 5 fe m ale rats pergroup:nanosilver. m icrosilver, and
blankcontroI. N anosilverand m icrosilverparticles w ere respectivelyandsubcutaneO usIv im plantedfor subchronic toxicitytest.
Ihe nanosilverand m icrosilvergroups w ere given 0. 33 g/kg nanosilverand m icrosilver. respectively R ats from the blankcontroJ
group received identicaI procedure , w iththe exception ofdrugapplication . F ourrats w ere selectedfrom eachgroupfor
determ ination ofsilvercontentin serum andsom e o rgans byplasm a m ass spectrom etry.
M A IN O U T C O M E M E A S U R E S :serum biochem icalindices. organ coef『icient. and silvercontent
R E S U L T S :T here w as significantdifference in individualorgan coefficientbetw een eachdrugapplication group and blankco ntrol
group. B utno significantdifference in absolute m ass w as found betw een eachdrugapplication and the blankcentrelgroup.
Ihese findings suggested no clinicalsignificance oforgan coefficient. O therorgan coefficients w ere in the no rm alrange , and
there w as no significantdifference betw een each drugapplication group andthe blankcontrolgro up P atho . histologicalchanges
relatedto toxicityw ere notfound. R ats from the nanosilvergroup did notshow foxic reaction .
C O NC L U S IO N :Nanosilverproduces potentialadverse biologicaleffects afterim planted into hum an body.
1N T R O D U C T IO N
N anosilver— conta ining antim icrobia J biom ate rials are
beco m ing increasingly im portantbecause oftheir
w ide applications including dressings, w om an drugs
and im plantbiom aterials, such as nanosilver
antibacterialpipe 【
‘’ and nanosilver intrauterine
device . A s the nanosilver. co nta ining m edicaI
devices contactor are im planted into hum an body
directly, the safety ofnanO technO logy has been
w idely concerned and disputed. T here are som e
repots addressingthe potentialbad bio logical
effects ofnanoscale m aterials [2
- 8]
. F orthis reason , it
is necessaryto study the biologicalsafety of
nanosilver— containing biom aterials. In the present
study, inductively coupled plasm a m ass
spectrom etry (IC P — M S )w as em ployed to determ ine
the distribution ofnanosilver and m icrosilver, w hich
is a control, in the rattissue organs.
M A T E R IA L S A N D M E T H O D S
D esign
A nim alexperim ent
T im e and setting
P erform ed atthe M edicaI D evice C enterofNationa
Institute fo rthe C ontroJ ofP harm aceuticaI and
B iologicalP roducts frO m J une 2005 to A ugust2006
M aterials
N anosilverparticles and m icrosilverparticles w ere
purchasedfrom S igm a . U S A T hirtyhealthyadult
lssN 1673 - 8225 C N 21 — 1 539/R cO D E N :Z L K H A H
W istar rats, equalnum berofm ales andfem ales, aged
5 w eeks old, w eighing 14 5 — 1 5 5 g. w ere purchased
frO m L aboratoryA nim aI C enterofN ationallnstitute for
the C ontroI ofP harm aceuticaI and B iologicalP roducts
and jncluded in this studyfperm ission N o . S C X K J IN G
2005 — 2004 ).
E xperim entalprotocols com plied w ith尺egulations for
the A dm inistration ofA flairs C oncerning E xper|m enta|
A nim aIs, fo rm ulated bythe M inistry ofS cience and
T lechnology ofC hina L
uJ
.
M ethods
T hirtyrats w ere random lydivided into 3 groups, w ith5
m ale and5 fem ale rats pergroup:nanosilver,
m icrosilver, and blankcontr0 1. N anosilverand
m icrosilverparticles w ere respectivelysubcutaneO usIy
im plantedforsubchronic toxicitytest. T he nanosilver
and m icrosilvergroups w ere given 0 . 33 g/kg
nanosilverand m icrosilver, respectivelyw hen the test
began . R ats from the blankcontrolgroup received
identicalprocedure, w iththe exception ofdrug
application . A t12 w eeks, bloodw as collectedfor
analysis ofbiochem icalanalysis. A ftersacrifice, brain,
heart, liver, spleen, lung, kidney, adrenalgland,
prostate , testis, uterus, andovary w ere w eightedfor
evaluation oforgan coefficient. S ubsequently, the
above specim ens w ere fixedw ith 1 0% form aJjn
solution, paraffin— em bedded, sliced, and
hem atoxylin- - eosin dyedfo r patho - - histological
observation .
A tthe sam e tim e, four rats w ere random ly selected
from eachgroupto determ ine the silvercontentin
serum and som e organs byplasm a m ass
spectrom etry
。] uj
. P recisely, afterpreciselyw eighted,
。 Nationallnstitute fo‘
the C ontrolof
P harm aceuticaIand
B iologicalP roducts,
B eijing 100050,
C hina ‘D epartm ent
ofB iom edica l
E ngineering, S chool
O fM edicine
T singhua U niversity,
B eijing 100084 .
C hina
C hen D an— dan★ .
M aster, A ssistant
investigator, N ational
Institute forthe
C ontrolof
P harm aceuticaJ and
B iologicalP roducts,
B eijing 1 00050,
C hina
heijinganba@ live on
R eceived:2008. 12-22
A ccepted:2009 - 02— 21
(20081222018,D )
C hen D D X iT F B ai
J , W ang J N anosilver
subchronic toxicity
and silverdistribution
in differentrat
tissues Z hongguo
Z uzhiG ongcheng
Y anjiu yu L inchuang
K angfu 2009;1 3(16):
3 181 — 3 184
【http://w w w crLercn
http:H en zglckfcorn
3 181
n
■ ●_
竹 吖
r fa m
N d
the heart, liver, spleen, lung, kidney, adrenalgland, brain , uterus
testis, and prostate w ere placedin a digestion bottle . F ollow ing
addition of4 m L guarantee reagentH N0 3 and8 m L ultra — pure
w ater, the tissues w ere digestedfor20 m inutes bym icrow ave .
A ftercooling, the tissues w ere m eteredto 50 m L by adding
ultra— pure w ater. T he blankcontro Igroup received jdent~caI
m icrow ave digestion.
M ain outcom e m easures
S erum biochem icalindices, organ coefficient, and silver
content.
S tatisticalanalysis
A lldata w ere processedbythe firstauthorusingstatistic
softw are (NationalInstitute forthe C ontrolofP harm aceutical
and B iologicalP roducts, C hina)andftests w ere used.
R E S U L T S
G eneralhealth sta te ofexperim enta lanim als
A t12 w eeks aftersubcutaneous im plantation ofnanosilver
particles, rats exhibitedgoodhealth.
H em atolo gicaland biochem icaI indices
H em atologicaI and biochem icaIindices w ere in the nO rm af
range . T here w as significantdifference in individuaI organ
coefficientbetw een eachdrug application group and blank
controIgroup. B ufno significantdifference in absolute m ass
w as foundbetw een eachdrug application andthe blankcontro
group. T hese findings suggested no clinicalsignificance of
organ coe衔cient. 0 therorgan coefficients w ere jn the norm aJ
range , andthere w as no significantdifference betw een each
drug application groupandthe blankcontrolgroup.
S ilverdistribution in differentrattissues after im planta tion
ofnanosilver
A t12 w eeks afterim plantation ofequalm ass ofnanosilverand
m icrosilverparticles, follow ingabsorption, m etabolism , and
excretion . silverdistribution andaccum ulation is show n in T able
1 .
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┓
┃1
┃
┃l协 b ¨ “怡 川 b仃№山 。。隅 m 圳断 邮 ¨ 。¨ 诗。u(ex+ Ss , 10" 9g/g) ┃┣
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┃
S ilvercontent ┃┃B lank in nanosilver ┃
┃
Item control N anosilver M icrosnver group/silver ┃┃group group group contentin ┃┃m icrosilver ┃┃group ┃
┣
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┫
┃S erum 2. 04 ~1 , 37 177 00~4 8. 36 33 31±16 74 5 3
┃
┃B rain 7 97~13 01 586 . 70~78. 66 130. 6~28. 3 4 . 5
┃
┃H eart 4 88~3 .02 2 138~1571 35 54 ~22. 22 60 5
┃
┃L iver 17 10~24 39 5 984 ~4 4 63 54 0. 8~688. 7 1 1 . 0
┃
┃S pleen 34 . 4 2~14 .79 26 550~16 34 0 609~538. 9 4 3 6 ┃┃L ung 13 . 59~8.094 3 553~2 4 90 74 80~53 .65 4 7 . 5
┃
┃K idney 13 09~7 . 794 18950~8076 1 656~174 6 1 1 .4 ┃┃A drenaI 304 .00~5861 6 64 5~6 083 4 4 9~186 14 .5
┃
┃gland ┃
┃
P rostate 1 25~0 . 4 8 4 4 83~278. 7 18. 13~4 21 24 .7 ┃
┃
T estis 16 02~1 1 . 91 10 13 0~34 2 . 1 163 . 9~20 19 61 .9 ┃┃U terus 8. 22~1 . 16 1 633~532 92 . 74 ~883 17 6 ┃┃andovary
┃
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┃┗
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━┛P atho - histologicalexam inationA bnorm alpathologicalchanges ofthe liver, kidney. 1ung, andtestis w ere found. butthese are Iikelyto correlate w ithindividuadifference. P atho- histologicalchanges relatedto toxicityw erenotfound. R ats from lhe nanosilvergroup did notshow toxicresponse (T able 21.D IS C U S S IO NT he presentresults revealedthatat12 w eeks afterim plantationofequalm ass nanosilverand m icrosilver, the silverdistributionorderofnanosilver— treated rats is:spleen > kidney’ testis >adrenalgland > liver > lung > heart > uterus and ovary > brain>prostate> serum . T he silverdistribution orderof
3 182
m icrO silve卜treated rats is:kidney > spleen > Iiver > adrenaI
gland > testis > brain > uterus andovary > lung ’ heart > serum
’ prostate . S o the nanosilverparticles and m icrosilverparticles
exhibitdifferentdistribution characteristics in rats [11
- 13 ]
. T he
accum ulation degree ofnanosilverin rats
’
organs is m uch
greaterthan thatofm icrosilver. S o nanosilverdetains in vivo
longerthan m icrosilver[
14 - 15 ]
.
T he silvercontentin testis ofnanosilver。 treated rats is 61 . 9
P 0 . B ox 1200, S henyang 110004 cn zglckf. com
tim es thatin testis ofm icrosilver— treated rats. T hese jndicate
thatnanosilverperhaps passes through blood. .testis- . barrierand
is accum ulated in the testis. T he strongaccum ulation of
nanosilverparticles in lhe spleen also jndicates thatafter
enteringinto the bloodcirculation, nanosilveris phagocytizedby
m acrophages in the spleen, resulting in greataccum ulation . B ut
m icrosilveris prim arilyaccum ulated in the kidney.
A possible factorthatleads to differentdistribution and
accum ulation characteristics is differentparticle features
[16- 18】
.
N anO D artjcIes have tw o distinctcharacteristics including
ultra. sm alI size andlarge specific surface area . T hey have
m ore chances to pass throughbiologicalm em brane and enter
into tissue andcirculatorysystem , finallyresidingin eachorgan.
In addition, itis very difficultfororganism to excrete so tiny
substance [19】.
T o study nanoparticle distribution in the organism , the
conventionalm ethods include isotope labeling[
zujandatom ic
absorption spectrom etry
[21 - 22】
. In this study, w e attem pted
IC P — M S to determ ine silvercontentin each ratorgan . T he
num ericalvalue achieves ppb IevelT he m ethod can be safely
conductedandprovides accurate results andtrace
m easurem ent.
T he subchronic system ic toxicityteslresults show edthat
nanosilverhad no toxicity response atthe dosage of0 . 33 g/kg.
T he IC P — M S results revealedthatnanosilver had m ore chances
to pass throughbiologicalm em brane because ofsm allsize .
T herefore , w e thinkthatnonaosilverproduces potentialadverse
biologicaI effects after im planted into hum an body.
R E F E R E N C E S
[2】2
[3】
[4】
[1 5】
[16】
【17】
[18】
【19】
[20]
[21】
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3 183
同 嘲 吲 矧 剐 ∽ ⋯ 帷 m 畔
W W W . C R T E R . org C hen D D , etaL N anosflver subchronic toxicity and silver distribution in differentrattissues
陈丹 丹 ★ , 女 , 1972 年生 , 北 京市密云 县 人 ,
汉 族 , 2006 年清华 大 学生物 医 学工 程 专业 毕
业 , 硕 士 , 助 理 研 究员, 主要 从 事医 疗 器械
的生物 安 全 性 评 价 方 面 的研 究 。
摘要
背景 : 有实验报道 纳米银 的生物材料直接与
人体接触或植入 体 内 , 能够产 生不 良的生物
学效应 。
目的 : 验 证 纳 米银对 人体是 否存在潜在 的不
良生物学反应 , 评 价其生物安全 性 。
设 计 、 时 间 及 地 点 : 动 物 实 验 观 察 ,
2005 — 06/2006— 06 在 中 国药 品 生 物制 品 检
定所 以来器械检测中心 完成 。
材料 : 纳米银粉和微米银粉为美国 S igm a 化
学试剂公 司产 品 。
方 法 : 将大 鼠随机分为 3 组 : 纳米银 组 , 微
米 银组 , 空 白对 照 组 , 10 只,组 , 雌雄各半 。
纳米银粉组 和微米银粉组 经 皮 下植入 进 行亚
慢性毒性试验 。 实验 开始时植入 1 次 , 植入
剂量为 0. 33 g/kg。 对 照 组 只做手术 , 不给药 。
同时 , 每组随机选择 4 只 大 鼠, 对 12 只大
鼠的血 清和部分脏器使用等离子体质谱
仪进行银 在大 鼠各脏器 中分布 的测 定 。
主要 观 察指标 : 血 液生 化学指标 , 脏器 系数 ,
银 含 量 。
结果 : 与对照 组 比较 , 给药组 大 鼠的个别脏
器 系数与对 照 组 比较有显 著性差异 , 但各给
药组脏器 的绝对质 量与对照 组 比较没有显 著
性 差异 , 结合起来分析脏器 系数的异常不具
有 临床意义 。 其它各脏器 系数均在正 常值范
围内 , 与对照 组 比较无 显 著性差 异 。 未见与
受试物 毒性作用有关的病 理 组 织 学改变 , 给
予 纳米银粉大 鼠未见毒性反应 。
结论 : 纳米银 对人体可 能存在潜在的不 良生
物学效应 。
关键词 : 纳米银 ; 等离子体质谱 ; 亚 慢性毒
性 ; 皮下组织
doi:10 . 3969/j. issn 1673 — 8225 . 2009 . 16 04 1
中图分类号 :R 3 18 文献标识码 :A
文章编号:1673 ? 8225(2009 )16- 03 181 — 04
陈丹丹 , 奚廷 斐 , 白净 , 王 谨 . 纳米银植入 大
鼠皮下 组织 亚 慢性毒性及 在不 同组 织中的分
布 [J 】. 中国组 织工 程研 究与 临床康复 , 2009 ,
13(16):3 181 — 3184 .
[http://w w w . crter. org http://cn. zglckf. com 】
(E ditedbyF an G D /S ong L P /W angL )
isS N 、田 3 — 8225 C N 21 . ’539稂 2009 年坂权 归 《中国组 织 I 程研 究与 临味潦 复》 杂志社 研寿
C R T E R 杂志对涉及 中医药 、 针灸内容稿件提 出的修稿要求
0 实验 主 体为人 的文 章 : 应 在 “ 对 象” 中体
现 出纳 入 对 象的 中西 医诊 断标 准 , 并 引入 相应
文 献 。 “ 讨 论 ” 中结 合 上 述 诊 断标 准从 中西 医
两 个 角度讨论 中药的有 效 性 。 修稿 时要 注 意 中
医 病名 一 定要有对应 西 医 病名 的描 述 。
0 “ 讨论 ” 中应结合 实验检测指 标 : 从 中西 医
角度 , 即从 传 统 医 学理 论 和 现 代 医 学理 论 两 个
方 面 对 等论 述 疾 病发 病机 制 , 药物作用 也 应 与
前 面论 述 的疾 病 中西 医发 病机 制相 契合 。
0 描述 “ 中药 ” 作用 的稿件 : 应 在 “ 材料和 方
法 ” 中体现 制 剂 类型 、 服 药方 法 、 效 果(水 煎剂 ,
粉 剂 , 化 学淬取 , 含 药血 清, 灌 胃, 腹 腔 注 射 ,
局部外敷 ), 并在 “ 讨论 ” 中说 明 中药制剂 类 型 、
服 药方 法 是 否 会 影 响 本 实验 结 果 , 产生 实验 偏
倚和 不 足 , 并对这 种偏倚和 不 足 展 开说 明 。
0 中药里 面含有多种生物碱 : 要 对 中药进 行 深
入 的研 究 , 仅 仅 提取 其有效 物质是 不 够的 , 应
该 采用 标记 的方 法 。
要告诉读 者 同行 , 文 章描 述 机 体 已经 吸 收
了哪 些 物质 , 或者是机体 对 于哪 些 物质有反 应 ,
才可 以 找 到服 药和 产生 效 应之 间 的 关联 。 这 个
生 物标记 物可 以 是免疫 的 、 内分 泌 的等等 , 可
以 是 具有 显 形 和基 因表型 的标 记 物 , 因为基 因
的表型 不 同 , 个体 之 间是有差异 的 。
0 实验 如不 能采用 标 记 的方法 确 定 是哪种 有
效成分产生 的结果时 : 要 在 “ 讨论 ” 中应 紧密
3 184
围绕 实验 结 果 的指标 , 说 明 “ 中药各有效 成分 ”
是 如 何 起 到结 果作 用 的 。
0 中药组 方 中各个单味药的比例含量应 明确 :
制备过 程 要 描 述 至 使 实验 具 重 复性 , 如 多少 药
材加 多少水 煎煮多少 时间 而 成的等 。
要 对 动物 给 药剂 量的设 定标 准进 行说 明 ,
即是 临床 用 药标 准还 是 临床 用 药的多少倍 。
0 当文章讨论单昧 中药作用 时 : 应在“ 引言 ” 或
“ 讨 论 ” 合 适 的位 置 体 现 出该 药有效 成分 , 该
有效 成 分 的化 学结 构 式 , 药物名 称应 以 拉 丁 名 ,
英 文名 或拼 音名 表述 。 同 时要 注 意前述 描 述 应
来源 于既 定 的 “ 国家药品 标 准” , 如 《中华人 民
共和 国药典》。
范 例 : 文 章 所 讨 论 的 是 “ 三 七 总 皂 苷 ” ,
应 在 “ 引言 ”或 “ 讨 论 ” 适 当位 置 描 述 如 下 内容 :
三 七 中 的 主 要 有 效 活 性 成 分 为 三 七 总 皂 苷 ,
为 五 加 科 植 物 三 七 【panaxnotoginseng
(burk)f. h. chenl的 芦 头 按 一 定 的 _ T - 艺 提 取 得
的 总 皂苷 。 根 据 “中华人 民共 和 国 药典 》 记
载 三 七 的主 要 成 分 为 三 七 总 皂 苷 , 它 主 要 含
有人 参皂 苷 R bl、 R e 、 R gl和 三 七 皂 苷 R 1 等
20余种 皂 苷成 分 , 其 中人 参皂 苷 R bl(R bl)、
人 参 皂 苷 R gl(R gl)是 三 七 总 皂 苷 中含 量 最
高的 两 个 成分 。
人 参 皂 苷 R bl的 化 学 结 构 式 为 : R 1 =
一 G Ic2— 门 G Ic:R 2= 一 G Ic6— ,1G Ic
R ,O
人 参 皂 苷 R gl的 化 学 结 构 式 为 : R 仁
一 G lc:R 2 _ 一G Ic
R .o
0 针灸类稿件应 说 明 : 针 灸部位 、 针具 、 时 间 、
深 度 、 强度 、 频 率 。
0 表述 针刺取穴 时 : 取 穴 依 据 不 能单纯 用 中医
理 论 来说 明 , 为使 国 际 同行 专家也 能 明 白文章
意图 , 西 医 的理 论 解释 是 必 要 的 , 同时应 配 合
文献 加 以 支持 。
0 动物实验 中涉及针灸穴位 时: 应在穴 位 名 后
注 明 由世 界卫 生 组 织 引进 的 由英文 字母 和 数 字
相结 合 的穴 位 命名 , 并用 括 号括 起 。 例 : 外关
(sJ 5), 翳风 (sJ l7)。
0 涉及 到人 体针灸穴位 时 : 应提供人 体 穴 位 图
以 直观 明确 针 灸穴 位 位 置 。
P O . B ox 1200, S henyang 110004 cn . zglckf. com
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