空心二氧化硅纳米粒子(h-SiO2 )作为硅包覆系统模型的毒理学特征：与NM-300K银纳米粒子的基准对比研究

本研究针对硅包覆纳米材料生物安全性假设的争议，通过系统比较空心二氧化硅纳米粒子(h-SiO2 )与标准银纳米粒子(NM-300K AgNP)的毒性效应，揭示了薄硅壳可能引发的器官损伤和遗传风险。研究采用MDCK细胞模型和BALB/c小鼠28天暴露实验，发现100 ppm浓度下两者均导致显著细胞死亡，并诱发肾脏/肝脏组织气球样变性、脑部神经元空泡化等病理改变。氧化应激标志物MDA/GSH失衡及8-OH-dG水平升高，结合水迷宫等行为学测试显示的认知功能障碍，挑战了硅包覆材料生物惰性的传统认知，为纳米材料安全评估提供了重要基准数据。

　　

硅材料因其优异的稳定性和生物相容性，被广泛用作纳米颗粒的包覆层以降低核心材料的毒性，在药物递送、环境治理等领域应用前景广阔。然而，这种"生物惰性"的硅壳是否真如预期般安全？香港科技大学联合团队在《Journal of Hazardous Materials》发表的研究，通过将空心二氧化硅纳米粒子(h-SiO₂
)与具有明确安全数据的NM-300K银纳米粒子(AgNP)进行系统对比，首次揭示了薄层硅壳可能带来的潜在健康风险。

研究采用体外MDCK（Madin-Darby犬肾）细胞模型和体内BALB/c小鼠28天暴露实验，结合组织病理学、氧化应激标志物检测以及Morris水迷宫等行为学评估体系。通过动态光散射(DLS)表征纳米粒子粒径，采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)定量生物样本中的纳米材料蓄积，并运用ELISA检测8-羟基脱氧鸟苷(8-OH-dG)等DNA损伤标志物。

【3.1 Nanoparticle Properties and In Vitro Toxicity】
透射电镜显示Ag@SiO₂
核壳结构与h-SiO₂
具有相似硅壳特征。体外实验发现，100 ppm浓度下两种纳米材料均导致MDCK细胞存活率显著下降(p>0.05)，拉曼光谱在600 cm^-1
处的特征峰提示硅氧键振动可能参与毒性机制。

【Environmental Implication】
研究突破性地指出，传统认为安全的硅包覆层可能通过诱导氧化应激造成器官损伤。小鼠肝脏/肾脏出现气球样变性，脑组织呈现神经元空泡化。生化检测显示MDA水平升高2.3倍，GSH下降40%，而h-SiO₂
组8-OH-dG含量较对照组增加178%，提示遗传物质氧化损伤风险。

【行为学发现】
Morris水迷宫测试中，纳米粒子暴露组小鼠寻找平台的潜伏期延长65%，强迫游泳测试不动时间增加82%，开野实验显示穿越次数减少54%，证实认知功能障碍与焦虑样行为。这些效应在h-SiO₂
与AgNP组间无统计学差异，颠覆了硅壳保护作用的理论预期。

结论部分强调，尽管硅包覆能改善纳米材料稳定性，但其本身可能通过氧化应激途径导致多器官损伤和神经行为异常。该发现对纳米医药载体设计提出新警示，建议重新评估含硅纳米材料的生物安全性标准。研究建立的h-SiO₂
毒性评估模型，为预测各类硅包覆系统的健康风险提供了重要工具。