金纳米簇在斑马鱼胚胎中的毒性机制及生物分布研究

本研究针对金纳米簇(GSH-AuNCs)在生物医学应用中的安全性问题，通过水热法合成谷胱甘肽修饰的金纳米簇，系统评估其对斑马鱼胚胎的发育毒性、生物分布及氧化应激影响。研究发现6 μg/mL以下浓度无显著发育毒性，但高浓度(6-20 μg/mL)会降低存活率和孵化率，荧光显微技术证实其在幼虫体内的积累并引发剂量依赖性氧化应激，为纳米材料的生物安全评估提供了重要依据。

　　

随着纳米技术在生物医学领域的快速发展，金纳米簇(Gold nanoclusters, AuNCs)因其独特的量子尺寸效应和近红外荧光特性，在肿瘤诊疗、生物成像等领域展现出巨大潜力。然而，这些直径不足2纳米的超小颗粒能否在发挥功能的同时确保生物安全性，成为制约其临床转化的关键问题。传统体外实验难以全面评估纳米材料对完整生物体的发育影响，而哺乳动物模型又存在成本高、周期长等局限。

台北医科大学（Taipei Medical University）的研究团队选择具有基因同源性和胚胎透明特性的斑马鱼模型，系统研究了谷胱甘肽修饰的金纳米簇(GSH-AuNCs)的毒性机制。研究人员采用水热法合成GSH-AuNCs，通过紫外-可见光谱(UV-Vis)观察到380 nm处的HOMO-LUMO跃迁特征峰，荧光光谱显示650 nm发射峰，透射电镜(TEM)确认其2 nm以下的超小尺寸。在Vero细胞系中，40 μg/mL浓度下仍保持良好生物相容性。

斑马鱼胚胎暴露实验揭示：≤6 μg/mL的GSH-AuNCs未引起显著发育异常，但浓度升至20 μg/mL时存活率和孵化率显著降低。激光共聚焦显微镜直观显示纳米簇在幼虫体内的特异性积累，伴随剂量依赖性氧化应激——超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性在1-3 μg/mL组显著升高。这些发现为纳米材料的生物安全阈值设定提供了重要参考。

光学和结构特性表征

通过多模态表征技术证实成功合成具有量子限域效应的GSH-AuNCs，其380 nm吸收峰和650 nm荧光发射为后续体内追踪奠定基础。

发育毒性评估

建立斑马鱼胚胎的浓度-效应曲线，明确6 μg/mL为无观察效应浓度(NOEC)，20 μg/mL为半数致死浓度(LC₅₀)，填补了超小尺寸金纳米簇发育毒性数据的空白。

生物分布与氧化应激

首次可视化GSH-AuNCs在活体斑马鱼幼虫中的分布模式，发现其可通过生物屏障并在特定组织富集，伴随氧化应激标志物的剂量响应变化。

这项发表于《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》的研究，创新性地将纳米材料表征、发育毒理学和氧化应激机制研究相结合。研究不仅证实GSH-AuNCs在安全浓度下的生物相容性，更重要的是建立了超小纳米材料"浓度-积累-应激响应"的完整评估体系，为纳米药物的环境风险评价提供了可借鉴的方法学框架。该成果对推动纳米材料的负责任创新具有双重意义：既为安全设计纳米探针提供数据支撑，又为制定纳米产品环境排放标准奠定科学基础。