荧光增白剂和的物理化学性质及细胞毒性(3)

图6 不同浓度荧光增白剂CBS对16HBE细胞的凋亡影响Figure 6 Effect of fluorescent brighteners CBS on apoptosis of 16HBE cells by flow cytometric analysis

图7 不同浓度荧光增白剂CBS对HaCaT细胞的凋亡影响Figure 7 Effect of fluorescent brighteners CBS on apoptosis of HaCaT cells by flow cytometric analysis

图8 不同浓度荧光增白剂CXT对16HBE细胞的凋亡影响Figure 8 Effect of fluorescent brighteners CXT on apoptosis of 16HBE cells by flow cytometric analysis

图9 不同浓度荧光增白剂CXT对HaCaT细胞的凋亡影响Figure 9 Effect of fluorescent brighteners CXT on apoptosis of HaCaT cells by flow cytometric analysis

3 讨论

荧光增白剂CBS和CXT每年产量的大部分都被用在洗涤剂领域,如被添加在洗衣粉、洗衣液、肥皂和皂粉中,广泛的应用在人民群众的日常生活中,所以研究其潜在的毒理学特征具有重要的意义。本文分别选取了呼吸系统中的16HBE细胞和皮肤系统中的HaCaT细胞做为研究对象,以评价荧光增白剂对呼吸系统和皮肤系统的毒理学效应。

首先,我们分别使用倒置显微镜、扫描电子显微镜和粒度分布仪对两种荧光增白剂的形貌、尺寸和电势进行了检测,这3个指标对于荧光增白剂的溶解性均有一定的影响。一般来讲,电势负值越大,其溶解性越好。但实验过程中发现荧光增白剂CBS的溶解性要明显好于CXT,这是因为荧光增白剂CBS的晶型结构、片层式堆积更有利于其溶解。这说明,在这两种荧光增白剂中,晶型结构对溶解性起着更为关键的作用。荧光增白剂CBS和CXT的水合粒径与棉布的纤维间隙较为匹配,使得荧光增白剂分子在洗涤过程中能够有效的“镶嵌”在布料中,从而达到增白的效果。研究显示,材料的尺寸对其生物效应有着重要的影响[12]。荧光增白剂的尺寸大小对细胞摄入和外排效应也有一定的影响,因此检测荧光增白剂的大小和尺寸就显得极为重要。

紧接着,我们选取荧光增白剂CBS和CXT不同浓度的溶液(50,100,200 μg/ml)用来研究其对16HBE细胞和HaCaT细胞活力和凋亡坏死的影响,以了解荧光增白剂对细胞的毒理学效应。MTT法是一种经典的细胞活力评价手段,检测结果说明荧光增白剂CBS相对于CXT,其对呼吸系统的毒性更为明显,而对皮肤系统来讲,这两种荧光增白剂没有明显的区别。这说明皮肤角质形成细胞的耐受性要优于呼吸系统的细胞,这和细胞自身的生理功能也有着密切的关系。相对于呼吸系统的上皮细胞,角质形成细胞可以产生增强皮肤硬度和防水功能的角蛋白,有效地抑制其对荧光增白剂的摄入,进而降低外来物质对机体的损伤。细胞形态学的结果显示,无论是荧光增白剂CBS还是CXT,即使在200 μg/ml的浓度下,所有的细胞正常排列接触生长,细胞体积未明显缩小,胞膜完整无小泡,这说明荧光增白剂并不会对细胞的形态产生明显的影响。

当细胞与能引起损伤的因子作用到一定强度或持续一定时间时,细胞会分泌一些产物调控细胞发生程序性死亡而不伴随炎症的发生,如细胞膜表面出现囊泡、细胞膜外翻等,从而保护机体的健康,这个过程叫做细胞凋亡。在凋亡阶段,细胞膜的通透性未发生明显改变,所以只有绿色荧光素标记的Annexin Ⅴ可以与早期和中期凋亡的细胞结合,而发射红色荧光的PI染料不会进入细胞对细胞核染色。细胞坏死是受到了强烈的理化或生物因素影响,导致细胞无序变化的一种死亡过程,其细胞膜被破坏,细胞核内染色体发生浓缩、碎裂或者溶解分解,此时PI可以进入细胞核对DNA进行染色。因此,利用流式细胞仪结合凋亡试剂盒检测细胞凋亡是一种经典可靠的评价细胞毒性的手段。正常的细胞中,磷酯酰丝氨酸只分布在细胞膜的内侧,当细胞发生凋亡早期时其会外翻至胞膜外侧,从而与荧光素标记的Annexin Ⅴ结合。PI不能透过完整的细胞膜,但是可以进入处于凋亡晚期的细胞核内,进而将细胞核染红。细胞凋亡的流式数据进一步证实了前述结论,即使在200 μg/ml荧光增白剂的作用下,也未出现明显的细胞凋亡,这说明荧光增白剂CBS和CXT在和呼吸道或者皮肤表层细胞发生接触后,只是降低细胞的活力,不能破坏细胞膜的完整性。以上结论证实荧光增白剂对细胞的影响是一种温和的、缓慢的刺激,可能会降低线粒体的功能,导致细胞活力降低,但是不会使细胞发生凋亡。

一般来讲,荧光增白剂CBS或者CXT在洗涤剂生产中的添加量一般为0.01%-0.4%,而洗涤剂在实际使用时还会再被稀释100-1 000倍,即荧光增白剂最终与消费者接触时的浓度仅有4-40 μg/ml。在该浓度条件下,无论是CBS还是CXT,均不会对呼吸道或者皮肤表面的细胞造成毒性损伤。但对于直接暴露在荧光增白剂粉尘中的职业人员来讲,还是需要做好一定的防护措施,以防止工人直接暴露于高浓度的荧光增白剂粉尘中。

文章来源：《中国药理学与毒理学杂志》 网址: http://www.zgylxydlxzz.cn/qikandaodu/2021/0303/524.html