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보고서 상세정보

나노물질의 주요 표적장기에 대한 In vitro 독성평가기술 개발 연구
In vitro toxicity of nanoparticles for major target organs

  • 사업명

    나노물질독성기반연구

  • 과제명

    나노물질의 주요 표적장기에 대한 In vitro 독성평가기술 개발 연구

  • 주관연구기관

    전남대학교 산학협력단

  • 연구책임자

    이광열

  • 참여연구자

    진윤혜   서재희   정형민   한연호   문정원   이무열   김화   조영창   최진명   이성호  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2008-11

  • 과제시작년도

    2008

  • 주관부처

    식품의약품안전청

  • 사업 관리 기관

    식품의약품안전청
    Korea Food & Drug Administration

  • 등록번호

    TRKO201000014901

  • 과제고유번호

    1475003633

  • 키워드

    나노물질.표적장기.독성평가기술.독성.Nanoparticle.target organ.in vitro.toxcity.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    o The protein level of TNF-alpha and IL-10 which were changed mRNA level by RT-PCR was also changed in the result of ELISA assay....

    o The protein level of TNF-alpha and IL-10 which were changed mRNA level by RT-PCR was also changed in the result of ELISA assay.
    o Apoptosis induced by nanoparticle is measured by caspase-3 activity, TUNEL staining and morphology chage. It was showed that nanoparticle induces apoptosis in zinc oxide and nanosilica 50 ㎍/ml or 100 ㎍/ml by using caspase-3 activity, cell morphology, UNEL staining similar results from LDH release assay in every cell line used in this experiment.
    o There are no quantitative changes in gene expression of metabolism-related enzymes related in phase 1 and phase 2 metabolism by nanoparticles resulting from RT-PCR results of CYP450-1A, -2E, 3A, UDP-GT, and GST.
    o Using increasing dose and measuring time of GFP-marked nanoparticle 5㎍/ml of NFP in A549 and HaKaT cell lines, it was showed that the inflow volume of nanoparticle into cells and the number of accumulated nanoparicle in cells are increased in dose- and time-dependent manners measured by an optical microscope.
    o It was showed that fluorescent nanoparticle is inflowed into cells via a caveolin-dependent ndocytosis resulting from confirming endocytosis route of nanoparticle by using caveolin-dependent endocytosis inhibitor, methyl - beta - cyclodextran(MBCD).
    o Real-time observation conditions of cell toxicity treated with nanoparticle were developed by liver cell culture chamber.
    o We observed that differentiation from mesenchymal stem cell into osteoblast is inhibited by nanoparticle zinc oxide and colloidal nono-silica resulting from ALP staining assay and ALP-, OC-luc results. These results indicate the possibility that nanoparticle might induce toxicity in the stages of development and differentiation.


    ○ 본 연구과제에서는 나노물질의 노출 시 주요 표적이 되는 폐, 피부, 혈액에 대한 in vitro 독성평가 방법을 개발하고 성질에 따른 흡수기전 및 세포독성 기전을 규명함으로써 나노물질의 독성 가능성 예측과 평가 기술 확보을 위...

    ○ 본 연구과제에서는 나노물질의 노출 시 주요 표적이 되는 폐, 피부, 혈액에 대한 in vitro 독성평가 방법을 개발하고 성질에 따른 흡수기전 및 세포독성 기전을 규명함으로써 나노물질의 독성 가능성 예측과 평가 기술 확보을 위한 위한 과학적 근거자료를 마련하고자 하였음.
    ○ 나노물질의 주요 표적 장기인 폐, 혈액, 피부의 in vitro 독성평가를 위하여 macrophage (mouse RAW 264.7과 human THP1)와 human bronchoalveolar carcinoma-derived cell line, A549, human epithelial keratinocyte인 HaKaT 세포주, monocytic cell인 U397과 erythrocytes (적혈구, RBCs)를 생쥐의 fresh blood에서 분리하여 사용하여 시험계 구축하였음
    ○ 나노물질로는 nano-silica (5-15nm), nano-silica (10-20nm), nano-size zinc oxide (<500nm) zinc oxide (< 5㎛), colloidal nano-silica를 이용하여 독성평가에 사용함.
    ○ 나노 물질의 세포 독성은 MTT assay로 24시간 간격으로 3일간 측정한 결과, THP-1 세포주에서 두 가지 zinc oxide와 colloidal nano-silica는 세포 독성을 50 ㎍/ml과 100 μg/ml에서 나타냄. 또한 A549, HaKaT, Raw 264.7, U937 세포주에서 모두 THP-1 세포와 마찬가지로 두 가지 zinc oxide와 colloidal nano-silica는 50 ㎍/ml과 100 ㎍.ml에서 세포 독성을 나타내었음
    ○ LDH release assay로 측정한 결과 실험에 사용한 모든 세포주에서 두 가지 zinc oxide와 colloidal nano-silica는 세포 독성을 50 ㎍/ml과 100 ㎍/ml에서 나타냄을 관찰하였음.
    ○ 나노 입자에 의한 oxidative stress를 각각의 세포주에 나노물질을 처리한 후 24시간 후에 생성되는 NO의 양을 측정하였음. 실험에 사용한 모든 세포주에서 각각의 나노물질을 50 ㎍/ml과 100 ㎍/ml의 농도를 처리한 경우 NO의 생성을 증가시켰고 특히 두 가지 zinc oxide와 colloidal nano-silica의 경우는 많은 양의 NO를 생성하는 것을 확인하였음.
    ○ 나노입자가 혈장에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위하여 prothrombin time (PT)과 activated partial thromboplastin time (aPTT)를 측정하였음. SiO2 colloid,SiO2 5-15 nm, SiO2 10-20 nm의 경우, 100 ㎍/ml의 농도에서 PT와 aPTT에 어떠한 영향도 미치지 않았다. 그러나 ZnO <100 nm 와 ZnO <5 ㎛는 두 가지 크기의 입자형태 모두가 100 ㎍/ml의 농도에서 PT와 aPTT를 유의성 있게 증가시켰음. SiO2 나노입자가 혈장에 대해 효과를 전혀 나타내지 않고 ZnO만 혈장의 PT와 aPTT를 증가시킨 것, 또 ZnO <100 nm와 ZnO <5 ㎛가 혈장의 PT와 aPTT에 주는 효과가 차이가 거의 없는 것으로 보아, 혈장의 PT와 aPTT를 증가시키는 것은 나노크기의 입자가 아니라 ZnO라고 볼 수 있음.
    ○ 나노입자가 혈소판 응집에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위하여 SiO2 colloid, SiO2 5-15 nm, SiO2 10-20 nm, ZnO <100 nm와 ZnO <5 ㎛ (10, 50, 100 ㎍/ml)를 5분 동안 전처리한 후 WP의 응집 정도를 측정하였음. SiO2 colloid,SiO2 5-15 nm, SiO2 10-20 nm, ZnO <100 nm와 ZnO <5 ㎛ (10 ㎍/ml)가 모두 혈소판의 응집을 증가시키는 것을 확인할 수 있었음. SiO2 colloid는 비슷한 입자 크기를 가진 ZnO <100 nm에 비해 혈소판의 응집을 더 많이 증가시켰으며, 가장 작은 입자 크기인 SiO2 5-15nm와 SiO2 10-20 nm에서 가장 큰 효과를 보였고, ZnO 중에서도 나노입자가 아닌 ZnO <5 ㎛는 상대적으로 응집 효과를 적게 나타냈음. 한편 입자의 농도가 높은 경우 (50, 100 ㎍/ml)에는 혈소판 응집 유발 물질인 thrombin 없이도 입자 스스로 혈소판을 응집시켰음.
    ○ 나노입자에 의한 inflammatory cytokine 양적 변화는 macrophage inflammatory 2 protein (MIP-2), TNF-alpha, IL-6, IL-8, IL-10, IL-1beta의 양을 RT-PCR과 ELISA를 이용하여 측정 하였음. 나노입자에 의해 TNF-alpha와 IL-10은 양이 증가하였고 다른 cytokine들은 양적 변화가 없었음
    ○ RT-PCR에 의해 mRNA의 양이 증가한 TNF-alpha와 IL-10이 단백질 양이 증가하는 가를 확인하기 위하여 ELISA assay를 수행한 결과 RT-PCR과 같이 양이 증가하는 것을 관찰하였음.


  • 목차(Contents) 

    1. 용역연구개발과제 최종보고서 ... 1
    2. 표지 ... 2
    3. 제 출 문 ... 4
    4. 목차 ... 5
    5. Ⅰ. 연구개발결과 요약문 ... 7
    6. (한글) 나노물질의 주요 표적장기에 대한 in vitro 독성평가기술 개발 연구 ... 7
    7. (영문) In vitro toxicity o...
    1. 용역연구개발과제 최종보고서 ... 1
    2. 표지 ... 2
    3. 제 출 문 ... 4
    4. 목차 ... 5
    5. Ⅰ. 연구개발결과 요약문 ... 7
    6. (한글) 나노물질의 주요 표적장기에 대한 in vitro 독성평가기술 개발 연구 ... 7
    7. (영문) In vitro toxicity of nanoparticles for major target organs ... 10
    8. Ⅱ. 총괄연구개발과제 연구결과 ... 12
    9. 제1장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 12
    10. 제2장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 방법 ... 20
    11. 제3장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ... 27
    12. 제4장 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 56
    13. 제5장 총괄연구개발과제의 연구성과 ... 59
    14. 제6장 기타 주요변경사항 ... 60
    15. 제7장 참고문헌 ... 60
    16. 제8장 첨부서류 ... 62
    17. Ⅲ. 제 1 세부연구개발과제 연구결과 ... 66
    18. 제1장 제 1 세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 67
    19. 제2장 제 1 세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 74
    20. 제3장 제 1 세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ... 81
    21. 제4장 제 1 세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 100
    22. 제5장 제 1 세부연구개발과제의 연구성과 ... 101
    23. 제6장 기타 주요변경사항 ... 102
    24. 제7장 참고문헌 ... 102
    25. 제8장 첨부서류 ... 104
    26. IV. 제 2 세부연구개발과제 연구결과 ... 106
    27. 제1장 제 2 세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 107
    28. 제2장 제 2 세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 114
    29. 제3장 제 2 세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ... 119
    30. 제4장 제 2 세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 127
    31. 제5장 제 2 세부연구개발과제의 연구성과 ... 129
    32. 제6장 기타 주요변경사항 ... 130
    33. 제7장 참고문헌 ... 130
    34. 제8장 첨부서류 ... 132
  • 참고문헌

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