随着纳米技术的飞速发展,金属纳米氧化物已经在食品添加剂领域得到了广泛的应用,并引起了科学界的广泛关注。现今有关食品添加剂的使用标准是基于单一添加剂的毒性效果评估的,金属纳米氧化物与其他食品添加剂之间的复合效应研究还刚刚起步。氧化锌纳米颗粒(Zn O NPs)作为营养强化剂广泛应用于各种食品中,经过我们对市场的调研发现常见的与Zn O NPs共同添加在婴幼儿食品中的有维生素C(Vc)和酪蛋白磷酸肽(CPP)。本论文系统研究了食品中Zn O NPs、Vc和CPP的复合效应。研究结果表明Zn O NPs对于人胃粘膜上皮细胞(GES-1)和神经干细胞(C17.2)的安全浓度是15 mg/L,对GES-1细胞的半致死浓度是20 mg/L。Vc对GES-1和C17.2细胞的安全浓度是300 mg/L,CPP对于GES-1细胞无毒性效应。然而,经无毒的15 mg/L Zn O NPs和300 mg/L Vc共同孵育GES-1和C17.2细胞后,细胞存活率分别降低到37.6%和35.7%。此毒性主要是由于Vc加速溶解Zn O NPs,从而产生很多锌离子导致。我们进一步经过激光共聚焦显微镜观察发现大多数锌离子存在于细胞的溶酶体内。随后,我们探讨了其凋亡机制,结果发现15 mg/L Zn O NPs&300 mg/L Vc组的氧化应激相关的活性氧(ROS)水平升高了420%左右,线粒体膜电位(MMP)降低到空白的40%左右,GES-1和C17.2细胞内的天冬酶(capase-3)活力分别升高到空白的150%和160%左右。为了进一步研究其复合毒性,我们使用昆明小鼠为动物模型,研究了此体系在体内的复合毒性。根据国家食品营养强化剂标准GB14880-2012使用14 mg/kg Zn O NPs和50 mg/kg Vc对小鼠进行了30天和90天的灌胃处理。结果表明30天的小鼠基本没有表现出病变,90天的Zn O NPs&Vc组小鼠很多指标都发生了变化。首先是血生化指标中,尿素氮(BUN)和总胆红素(TBIL)与空白对照组相比表现出显著性差异。其次是肝肾基因表达相关因子-载脂蛋白(APO),肝脏型脂肪酸结合蛋白(L-FABP)以及载蛋白(NGAL)都发生了显著的变化,这些结果表明了90天的Zn O NPs&Vc组小鼠肝肾发生病变。最后,我们研究了小鼠肝、脾、肺、肾的组织切片,发现只有Zn O NPs&Vc组的肝组织的细胞体积增大,细胞浆疏松淡染,具有少量炎症细胞,其他组无明显变化。另一方面,我们发现任意浓度的CPP都能够抑制20 mg/L Zn O NPs对于GES-1细胞的毒性,使细胞存活率从50%左右提高到100%。因此,我们检测了细胞内氧化还原相关的ROS、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)以及超氧化物歧化酶(SOD),结果发现Zn O NPs&CPP组的指标相比较于单独Zn O NPs组的变化分别是350%到120%、6到3 nmol/mg prot、8到16 nmol/mg prot以及30到50 U/mg prot。这些变化说明CPP是通过降低细胞内氧化应激水平抑制Zn O NPs的毒性。由此可见,不同复杂体系对Zn O NPs的毒性影响会有很大差异。因此对于复杂体系的复合毒性研究还需要更多的基础数据,研究影响纳米材料生物学效应在复杂体系中的变化规律及机制,为复杂体系的生物安全性评价提供重要的数据参考。