近年来，纳米技术迅猛发展，纳米材料已经广泛应用于各个领域。纳米银颗粒(silver nanoparticles,AgNP)作为一种最常见的纳米材料，其在各方面的应用价值已经得到了广泛的认可。目前，AgNP已被广泛应用于医疗保健、食品、化妆品、纺织品及其他各种生活日用品等领域^{[1, 2, 3]}。由于银颗粒自身的毒性、纳米尺寸效应及银离子的可调释放性，使得AgNP溶液具有较高的抑菌及杀菌性，与此同时，也使AgNP具有一定的生物毒性。与普通银相比，AgNP在电学、光学和催化等众多方面具有更优异的性能。科技的迅猛发展带来的是产品的更替，人们在日常生活中接触到AgNP的机会越来越多，特别是在医学领域，AgNP产品可直接应用于人体与皮肤、血液接触。因此，有必要研究AgNP的毒性机制，对其安全性作出评价，才能更好地应用于临床。基于以上原因，本文对AgNP的毒性机制研究现状做一综述。

AgNP是金属纳米材料中的典型代表，近年来AgNP产品的产量不断攀升，由于其特殊的性能，已被广泛应用于各个领域。如银功能化纺织品及塑料制品^[4]、AgNP食物储存盒^[5]、AgNP抗菌厨具^[6]、AgNP保鲜袋^[7]等。如此一来，AgNP便可通过呼吸道、消化道、皮肤甚至生殖道等途径进入机体。在AgNP对机体的毒性实验研究中，有学者通过口服^[8]、吸入^[9]、水溶液接触^[10]、鼻内灌注^[11]、静脉注射^[12]、腹腔注射^[13]、皮肤接触^[14]及阴道灌注^[14]等方式研究了AgNP对机体造成的毒性。结果表明，无论AgNP以何种方式与机体接触，均可能对机体产生一定程度的毒性效应。

体外实验发现，AgNP粒子对细胞的毒性影响呈现出剂量效应。一般来说，低剂量无毒性，只有达到一定的剂量才会产生毒性作用，只是不同的细胞产生毒性的剂量不同。Kawata等^[16]将AgNP作用于人肝癌细胞HepG2时，剂量低于0.5 mg·L^-1不仅无毒，反而会促进细胞增殖，而剂量高于1.0 mg·L^-1则产生明显的细胞毒性。用AgNP感染人外周血单核细胞PBMCs发现，1~3 mg·L^-1AgNP并未对血凝素介导的细胞增殖产生抑制；而大于3 mg·L^-1时可对干扰素γ和肿瘤坏死因子α水平产生明显抑制；浓度达10 mg·L^-1时可明显降低细胞因子5水平^[17]。

体内实验中，王醒等^[18]发现，AgNP冻干粉口服对小鼠的最大耐受浓度为6 mg·kg^-1。Park等^[19]发现小鼠口服AgNP溶液高于1 mg·kg^-1时，碱性磷酸酶及谷草转氨酶水平明显升高。当改变给药方式，通过鼻内灌注则发现0.1 mg·kg^-1水平即会对SD大鼠小脑神经胶质细胞造成损害^[11]。此外，给药方式相同也会因研究对象不同而产生不同的剂量效应。例如，Seiffert等^[20]通过鼻内滴注的方法研究了0.1 mg·kg^-1的AgNP溶液对BN及SD大鼠的肺毒性，而在相同的处理条件下，BN大鼠出现了严重的嗜中性及嗜酸性粒细胞反应，SD大鼠仅在d 1出现轻微的嗜中性粒细胞反应。综上所述，AgNP的毒性效应不仅与其浓度有关，还与作用对象及暴露方式有关。

AgNP的毒性取决于其粒度大小、形状、化学合成、表面积及表面电荷等，尤其是粒度特性影响最大。研究表明，AgNP的毒性大小与其粒径有一定的关系，即粒径小的AgNP颗粒更容易进入细胞，从而产生更高的毒性效应。与微米银相比，AgNP进入小鼠体内之后，可造成小鼠肝的毒性效应，使肝细胞凋亡^[21]；不同粒径的AgNP对生物产生的毒性效应不同，研究发现，5~20 nm的AgNP对生物的毒性效应大于其它粒径的AgNP^{[22, 23, 24]}。

此外，AgNP的性质极不稳定，在溶液中易发生团聚，使粒度大小增加，结果就必然会影响其特性。因此，在实验中需充分考虑到影响其稳定性的因素。目前的研究中为了增加溶液的稳定性，采用柠檬酸盐、聚乙烯吡咯烷酮及胎牛血清等来包裹AgNP，对保持其颗粒的稳定有一定的成效^{[12, 25, 26]}。

Cha等^[21]比较了13 nm的AgNP及2~3.5 μm的微米银对小鼠肝毒性的影响，结果显示AgNP造成了小鼠肝细胞凋亡，而微米银并未产生细胞毒性。Ivask等^[22]研究10、20、40、60和80 nm的AgNP对细菌、酵母、藻类、甲壳类及哺乳动物细胞毒性的影响，发现10 nm粒径的毒性最强。在人类细胞如肺细胞、肝癌细胞、胃细胞及乳腺细胞的毒性实验中，发现5 nm大小AgNP表现出了更强的细胞毒性^[23]。Gliga等^[24]发现10 nm的AgNP对人类肺细胞有最强毒性，而Hamilton等^[27]的研究则表明，20 nm的AgNP对人类肺细胞及巨噬细胞的毒性最强。总之，与其他较大粒径金属AgNP相比，5~20 nm的金属AgNP普遍表现出更高的细胞毒性。

迄今为止，一般采用电感耦合等离子体质谱来研究AgNP在鼠、兔子、鱼、果蝇等动物体内器官的分布特性。研究发现，高浓度AgNP进入动物体内会在一些器官中累积，从而造成相应毒性。已经证实，AgNP进入家兔体内之后，在肝、肾、脾、肺、脑、睾丸及胸腺中均有分布^[25]。其进入老鼠体内之后，在脾中含量最高，其次为肝、肺、肾^[28]，其中肝和心对AgNP毒性反应最敏感^[8]。AgNP的分布不仅表现出器官差异，还表现出性别差异。有研究表明，AgNP在♀鼠肾中的含量远高于♂鼠^{[29, 30, 31]}。除此之外，AgNP还可穿过血脑屏障，对脑组织造成损害^[19]，亦可穿过胎盘屏障进入子鼠体内^{[32, 33, 34]}。

一般来说，由于纳米粒径太小，机体不能很好地抵抗AgNP对机体的损害，这就使得AgNP可以通过呼吸道、消化道、皮肤等各种途径到达体内，从而产生一定的毒性效应。目前，AgNP对肝及肺的毒性效应是研究的热点。

在AgNP对肝的毒性研究中，体内实验显示，AgNP进入鼠体内之后，会造成肝的氧化应激损伤^{[8, 12]}，产生炎症反应^[35]，出现肝水肿及肝细胞质的松散^[28]，亦可导致肝细胞变性、退化、坏死甚至凋亡^[13]。体外细胞毒性实验显示，AgNP可抑制肝微粒体代谢酶CYP2C和CYP2D的活性，进而导致肝功能异常^[36]。由此可以看出，肝作为有机体“最大的化工厂”，可将体内的异物代谢降解，从而阻止异物在体内循环，正因为如此，AgNP对机体的毒性效应均会表现出肝脏毒性。有趣的是，Faedmalekia等^[37]发现AgNP对肝癌细胞HepG2的复制产生了强烈的抑制作用，由此推断AgNP可能成为新一代的抗癌药物。

在AgNP对肺的毒性研究中，有学者通过气管滴注的方式使其进入大鼠体内，结果发现，AgNP造成了血-肺泡上皮透过屏障的损害，产生氧化应激，激活嗜酸性粒细胞、嗜中性粒细胞及巨噬细胞，使其数量明显升高，进而导致炎症细胞因子如白细胞介素13及免疫球蛋白E的产生，介导炎症反应^[20]。通过其他方式如静脉注射进入体内后，AgNP造成了小鼠肺部炎症细胞浸润，并出现肺泡壁增厚等病理改变^[28]。体外细胞实验中，通过给予人肺A549细胞20 nm的AgNP，结果导致白细胞介素8(IL-8)的分泌明显升高，提示细胞产生了炎症反应^[38]。而对人肺细胞给予10 nm AgNP，结果肺细胞的DNA出现了损伤，从而造成了肺细胞的毒性效应^[24]。

AgNP的生殖毒性研究中，体外细胞实验显示，AgNP造成了大鼠胚胎细胞基因表达的差异，诱导了胚胎细胞MMP3的明显高表达，从而可能造成细胞各种生物学功能的障碍和细胞基质的严重破坏^[39]。同样，AgNP可使斑马鱼的胚胎孵化时间延长，幼鱼体长减小，产生发育畸形等形态学变化^[40]。体内生殖毒性实验中，研究表明，母体孕期暴露AgNP可造成肝的氧化应激损伤^[41]，并可通过胎盘屏障或母乳传递至子鼠体内^{[33, 34, 35]}。AgNP还可对♂大鼠的生殖系统产生一定的影响，减少大鼠附睾精子数量，使睾丸精小管的形态发生改变，且精子数量的减少呈现出了一定的时间、粒度及剂量的依赖性^[42]。AgNP亦可降低大鼠顶体精子及质膜的完整性，使线粒体活性降低，精子的畸形率增加，从而使青春期的开始时间延迟^[43]。

此外，AgNP还可造成其它器官的毒性，如肾、心、脑、脾等。体外人肾细胞HEK293的毒性实验显示^[44]，AgNP造成了肾细胞DNA氧化应激损伤。体内实验中^[8]，AgNP使大鼠心脏部位的超氧离子产生增多，产生氧化应激，造成了心脏的损伤。脑神经的毒性实验中^[45]，体外实验选用大鼠小脑颗粒神经元细胞(CGCs)，实验显示，AgNP暴露可诱导神经细胞内氧化水平升高，进一步启动半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(caspase)通路，实现依赖凋亡途径的细胞毒性效应；活体动物实验表明，AgNP对SD大鼠具有一定的神经毒性，其毒性机制可能与小脑区域损伤有关。由此可见，AgNP会对机体器官造成毒性已经毋庸置疑，而其毒性的原因多与氧化应激导致的炎症反应相关。

目前，关于AgNP毒性的研究主要包括体内及体外研究两个方面。体内研究的主要对象为动物，如大鼠、小鼠、鱼等；体外研究主要进行的是各类的细胞实验。相关研究揭示的AgNP的毒性机制主要有如下几个方面。

氧化应激是指机体或细胞内氧自由基的产生与清除失衡，导致活性氧及活性氮在体内或细胞内蓄积而引起的氧化损伤过程。一般主要通过检测超氧离子及丙二醛的含量来判断氧化应激水平的高低。AgNP进入机体之后，被机体当成毒性物质本能地从肝脏中排出，而此过程是由巨噬细胞的内吞作用完成，当机体重复进行此过程的时候导致了肝脏氧自由基的产生，从而产生氧化应激损伤^[35]。活性氧的生成及氧化应激能引起一系列的血液生化指标的改变，如胆固醇、ALT/AST、甘油三酯等；导致炎症反应，进而使炎症细胞因子如白细胞介素6及α干扰素等产生增加；此外还可产生DNA损害、遗传突变及肿瘤。相关研究人员进行的AgNP毒性实验表明，AgNP引起的细胞毒性、炎症反应、DNA损伤和凋亡均与氧化应激及脂质过氧化物的产生有关^{[8, 44, 46, 47]}。

肝药酶是“肝脏微粒体混合功能酶系统”的简称。此酶系是滑面内质网上的一组混合功能氧化酶系，主要能催化许多结构不同药物氧化过程的氧化酶系。其中最重要的是细胞色素P450单氧化酶系。P450是一类亚铁血红素-硫醇盐蛋白的超家族，它参与内源性物质和包括药物、环境化合物在内的外源性物质的代谢。肝脏是AgNP毒性作用的主要靶向器官，肝脏中的代谢酶如CYP450活性的改变，会对机体的生理功能等造成一定程度的影响。相关研究表明，AgNP降低了CYP450酶的活力而改变了其功能，进而干涉了机体的代谢^{[48, 49]}。Kulthong等^[14]进行的AgNP对大鼠肝脏CYP450酶活性的影响表明，AgNP对肝药酶超家族中的细胞色素2C(CYP2C)及细胞色素2D(CYP2D)活性产生了强烈的抑制作用，进而影响了肝药酶的功能；有体外细胞实验表明，AgNP抑制了角化细胞HaCat及肺细胞A549中硒蛋白的合成，并对硒蛋白合成的关键酶硫氧还蛋白还原酶-1的活性产生了抑制^[50]；亦有实验表明，AgNP可改变胆碱酯酶的活力，对乙酰胆碱酯酶(AchE)及丁酰胆碱酯酶(BchE)的活性产生抑制^[51]；改变过氧化氢酶结构，提高其活性，从而造成机体各种生理活动及功能的改变^[52]。胆碱酯酶及过氧化氢酶活性的改变或许是AgNP毒性的另外可能机制。

AgNP的基因毒性研究发现，AgNP可明显改变大鼠脑部基因的表达，已经确定大脑有468个基因、小脑有952个基因表达改变是由AgNP引起的，其中，大脑的73个基因、小脑的144个基因的表达产物改变相对较大^[49]。而这种基因表达的改变在Dong等^[29]进行的AgNP对大鼠肾脏的基因毒性实验中也有所体现，此实验表明，AgNP使大鼠肾104个基因的表达增加了1.3倍。Gliga等^[24]研究了10 nm、40 nm及75 nm的AgNP颗粒对人类肺细胞的毒性，结果显示所有实验组均产生了DNA损伤。Cha等^[21]通过对体外培养的人肝癌细胞系Huh-7给予AgNP处理，3 d之后，细胞的DNA含量明显减少，并出现了细胞凋亡，RNA微阵列分析显示与细胞凋亡及炎症反应相关的基因已经明显改变。Huang等^[53]进行的大鼠神经细胞毒性实验显示，AgNP改变了炎症应答及免疫应激反应中的免疫介质基因，如趋化因子13(CXCL13)、巨噬细胞胶原结构受体(MARCO)及谷胱甘肽合成酶(GSS)的表达，从而造成了神经细胞变形性的损害及神经紊乱。

转录因子NF-E2相关因子2(Nrf2)是细胞防御过氧化应激的重要调节因子，可以上调一系列解毒酶和抗氧化蛋白的基因表达，从而减轻活性氧(ROS)和亲电子物质介导的细胞损害。在生理状态下，Nrf2与其特异性受体Kelch 样 ECH 相关蛋白 1( Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap 1) 结合，在胞质内形成复合物以抑制 Nrf2 的活性；当机体处于应激等状态时，Nrf2与Keap1解离被激活^[54]。AgNP可诱导活性氧的产生，发生氧化应激导致细胞损伤，其可下调肝细胞8-氧桥鸟嘌呤DNA糖基化酶-1(OGG1)的活性，使OGG1 mRNA及蛋白质的表达降低，结果使8-氧桥鸟嘌呤生成增多，从而产生强烈的氧化应激反应，导致DNA损伤^[55]。在肠细胞实验中，AgNP戏剧性地增加了CACO-2肠细胞血红素氧合酶-1(HO-1)的表达^[56]，而Nrf2在调控OGG1及HO-1的表达中扮演着重要角色。由此可见，Nrf2相关的信号通路在AgNP产生的氧化应激损伤中起着重要作用。在AgNP对秀丽隐杆线虫的生殖毒性研究中，有研究发现，氧化应激是造成秀丽隐杆线虫生殖毒性的主要机制，而PMK-1 p38丝裂原活化蛋白激酶(PMK-1 p38 MAPK)在氧化应激损伤中发挥着重要作用，谷胱氨肽S-转移酶(GST)、缺氧诱导因子(HIF-1)在调控PMK-1 p38 MAPK的活性中发挥着重要的作用^[57]。

此外，在对AgNP的细胞毒性研究中发现，当AgNP的浓度增加时，其对细胞中线粒体的毒性效应会增强，从而导致线粒体功能急剧下降，线粒体膜的渗漏、坏死，进而导致细胞凋亡^[58]。

AgNP作为重要的纳米材料，在各领域得到了普遍认可，其应用与生产生活密不可分，尤其是在医疗领域，作为抗菌剂直接与患者接触，故在治疗的同时，也存在对人体健康的潜在危害。目前的研究表明，AgNP对泌尿系统、消化系统、呼吸系统、神经系统、生殖系统以及血液系统均发现有不同程度的副作用；体内及体外的细胞实验均可推断，长期低剂量暴露或急性大剂量暴露后，AgNP对人体的各个器官系统也会有不同程度的危害。然而，AgNP毒性的研究目前还不全面，还有许多问题有待解决。首先，AgNP的物理化学参数表征、实验染毒方式、剂量、时间等的科学依据，以便结果的可比性；其次，探讨纳米材料在不同介质中性质以及状态的变化，寻找使AgNP保持稳定性的方法，比如在体内的聚集性会影响纳米材料原来的性质；再次，在看到AgNP临床疗效明显的同时，应该更加关注其毒性的潜在危害，了解AgNP对人体各系统的影响及其作用机制，从而为安全使用AgNP提供理论依据。