基因毒性

热门话题探讨：基因毒性杂质分析策略欢迎参加网上在线讲座 内容简介：杂质分析是药物研发、报批、QA/QC等环节均十分重要的工作。基因毒性杂质相对于常规杂质而言，其特点是在很低浓度时即可造成人体遗传物质的损伤，进而导致基因突变并可能促使肿瘤发生。本次讲座将立足有机质谱平台（含GCMS和LCMS），介绍安捷伦在基因毒性杂质分析方面的多种应对策略。 主讲人介绍：张政祥，应用工程师 会议时间：2016年1月12日（星期二）北京时间10:00-11:00 am 点击链接进行注册，参加此次讨论http://www.antpedia.com/webinar/86976.html

基因毒性杂质，又称遗传毒性杂质，是指能直接或间接损伤细胞 DNA，产生致突变和致癌作用的物质。其主要来源有：- 原料药合成过程中的起始物料、中间体、试剂、反应副产物；- 药物在合成、储存或者制剂过程中的降解产物；- 部分药物通过激活正常细胞而产生基因毒性物质，如化疗药物顺铂等。有关基因毒性杂质的英文文献报道出现于 2006 年。近年来，对于药物研发而言，基因毒性杂质已经不再是新闻：从沙坦类药物中的叠氮化物、亚硝胺类化合物，到美罗培南中的 318BP、M9、S5，再到阿瑞匹坦中的对甲苯磺酸甲酯、对甲苯磺酸异丙酯等，人们对于特定药物品种中基因毒性杂质的研究不断深入。同时，随着 EMA，FDA 及 CFDA 对于原料药和制剂中的基因毒性杂质监管和控制法规的不断强化，目前对于基因毒性杂质的评估要求无疑正在朝着更为严格的趋势发展。安捷伦作为药物杂质分析领域全面解决方案的领导者，可提供涵盖液相、气相、液质、气质、色谱柱与方案包、计算机认证与合规软件在内的完整基因毒性杂质检测技术。在当前市场背景和法规驱动下，继 2018 年发布《安捷伦基因毒性杂质检测解决方案》后，我们持续对市场动态和用户需求以及法规升级保持高度关注，并针对常见药物基因毒性杂质分析方法进行了系统的更新与梳理，适时推出《安捷伦基因毒性杂质检测简报》。简报对于常见的基因毒性杂质类型如卤代烷烃、磺酸酯/烷基磺酸酯/芳基磺酸酯、氮亚硝胺类化合物、硫酸二甲酯和硫酸二乙酯、氨基甲酸乙酯、肼类及其他近二十几类典型基因毒性杂质的分析进行了系统的方法开发，并对方案特点进行了客观详细的说明和总结，对于从事相关研究的用户来说，将是非常有助益的研究工具。访问 www.agilent.com/zh-cn/technology/yaodian，阅读安捷伦药典系列文章。[本文转自“安捷伦视界”公众号，作者为安捷伦 MKT 和 SDT 团队]关注“安捷伦视界”公众号，获取更多资讯。

药品中的杂质定义为无任何疗效、影响药物纯度且可能引起副作用的物质。其中，基因毒性杂质因其特殊性而倍受关注，其即便在低浓度条件下也有着重大的安全风险，会直接或间接导致人体DNA损伤，从而增加罹患癌症的风险。目前基因毒性列表中有1574种致癌物质，其中苯并芘、甲磺酸酯类、偶氮苯类、N-亚硝胺等物质属于高基因毒性物质。2018年7月份，国内某知名药企主动向监管机构提出基因毒性杂质问题，并发布公告称其公司在对某原料药生产优化评估过程中，发现并检定一未知杂质为基因毒性杂质亚硝基二甲胺（NDMA）。这一事件引发了行业震动，此后，多家制药企业被检测出原料药或者药品中存在NDMA和NDEA，并启动召回。除了缬沙坦外，其它沙坦类药物也成为检查重点。2019年初美国FDA连续发布多条召回，涉及印度、美国多家制药公司。据媒体报道，由于近期大面积召回，目前欧美市场上的缬沙坦制剂产品已经出现了一定程度上的短缺，缬沙坦风波事件也已经对相关公司的业绩产生负面影响。 2004年美国药品研究与制造商协会（PhRMA）发表意见书，引入了两个重要的创新理念：①遗传毒性杂质的五级分类系统，②临床实验材料的分期TTC概念。2006年欧洲药品管理局（EMA）颁布的《基因毒性杂质限度指南》自2007年1月1日起正式实施。该指南是第一个直接针对基因毒性杂质的监管规定，重点关注的是在新药合成、纯化和储存运输过程中，最有可能产生的实际潜在性的基因毒性杂质。2010年9月EMA颁布了《基因毒性杂质限度指南问答》，对《基因毒性杂质限度指南》中的若干问题进行了进一步解答，极大的完善了该指南。2008年12月美国食品与药品监督管理局（FDA）正式签发了《原料药和成品药中遗传毒性和致癌性杂质：推荐方法》，但于2015年5月28日撤回。2015年5月，FDA在内的人用药品注册技术要求国际协调会议（ICH）推出原ICH M7指南《评估和控制药物中的DNA反应性（致突变性）杂质以限制潜在的致癌风险》。这是监管机构和行业一致同意的国际统一指导。 ARBs亚硝胺杂质可接受摄入量（AI）临时限值表 高选择性、高灵敏度的分析仪器是药品中基因毒性杂质检测的首要保证。如岛津公司三重四极杆型气相色谱质谱联用仪GCMS-TQ8050 NX，其MRM采集模式完美解决药品基质复杂问题，2.5μg/L标液NDMA信噪比为55，NDEA信噪比为78，完全满足FDA发布的AI临时限值要求和国家药典委员会发布的限值要求。目前用于痕量物质分析的技术，如气相色谱质谱联用法、液相色谱质谱联用法等等，可以对痕量物质进行快速定性、定量分析，为药品中基因毒性杂质检测提供可靠依据。 岛津公司作为全球著名的分析仪器厂商，长期以来一直关注国内外各行业相关标准法规的颁布与实施，积极应对，及时提供全面、有效的整体解决方案。为了应对制药行业相关用户对基因毒性杂质检测的需求，岛津公司推出了《药品中基因毒性杂质检测整体解决方案》，汇编了药品中磺酸酯类、亚硝胺类、残留溶剂类等基因毒性杂质检测的应用报告。

2018年中旬，长春长生的疫苗案还未彻底了结，缬沙坦原料药事件让N-二甲基亚硝胺（NDMA）又一次上了热搜。 时至今日，风波犹存，欧盟范围内对所有沙坦类药物进行审查。之后EMA通报，分别在印度药企Hetero Labs和Aurobindo Pharma生产的氯沙坦及厄贝沙坦原料药中，同样发现了含量极低的亚硝胺类化合物。美国FDA 仍在继续评估含缬沙坦的药物，并将获得的新信息持续更新「召回范围内的药物清单」和「不在召回范围内的药物清单」。 “治病”？“致病”！众所周知，药品是特殊的商品，它可以预防、治疗、诊断人的疾病。近年来，多种新药例如PD1/PD-L1免疫抑制剂的问世，让攻克癌症不再是梦想。 同时，药品的副作用及其安全性很大程度上决定其使用效果，有时不仅不能“治病”，还可能“致病”，甚至危及生命安全，所以药品生产商和监管部门对药品追溯和管理承担着不可或缺的责任。 揭开“基因毒性杂质”真面目NDMA是亚硝胺化合物的一种，而亚硝胺化合物、甲基磺酸酯、烷基-氧化偶氮等又均为常见的基因毒性杂质。基因毒性杂质（或遗传毒性杂质， Genotoxic Impurity， GTI）一般指能直接或间接损伤细胞DNA，产生致突变和致癌作用的物质，具有致癌可能或者倾向。 基因毒性杂质向来受到了严格的监控，2006年爆发甲磺酸奈非那非(维拉赛特锭)事件后，欧洲药品管理局（ EMA）随即颁布了《基因毒性杂质限度指南》，人用药品注册技术要求国际协调会议（ICH）与美国食品与药品监督管理局（ FDA）出台了相应的法规，中国国家食品药品监督管理总局也密切跟踪国际药品质量控制技术要求，不断完善现有药典收载技术指南，包括方法学验证、药品稳定性评价指导原则以及药品基因毒性杂质评价技术指南等。 药物合成、纯化和储存运输（与包装物接触）等过程中，多个环节均有产生或有可能产生基因毒性杂质。在工艺研究中采用“避免-控制-清除(ACP)”的策略能够最大限度减少基因毒性杂质对原料药物的影响，从而快速灵敏的监测分析手段变得尤为重要。 这时候，飞飞在此！今天赛默飞借助全新一代LC-QQQ技术，让我们一起助力“解密N-二甲基亚硝胺”。 赛默飞针对药品中基因毒性杂质液质检测解决方案 飞飞芳基磺酸酯类基因毒性解决方案Thermo Scientific™ 全新液相色谱三重四极杆质谱TSQ Fortis™ 平台建立了检测8种磺酸酯类的方法（苯磺酸酯类3个、对甲苯磺酸酯类3个、1,5-戊二醇单苯磺酸酯、 1,5-戊二醇二苯磺酸酯）。本方法灵敏度高、专属性强、稳定性好，可以满足各药企对此类基因毒性杂质的检测要求，可为基因毒性杂质风险监控提供有效的技术支持。结果如下：图1. 8种芳基磺酸酯提取离子流图（点击查看大图） 图2. 部分化合物标准曲线图（点击查看大图） 可以看出实验建立了三重四极杆液质联用仪（TSQ Fortis）分析8种芳基磺酸酯类的检测方法。实验结果表明，基于Thermo Scientific™ TSQ Fortis™ 建立的检测方法不仅具有优异的灵敏度和线性范围，同时具备良好的重现性。本方法可用于芳基磺酸酯类基因毒性化合物的日常分析检测。 飞飞N-亚硝基类基因毒性解决方案Thermo Scientific™ TSQ Fortis™ 针对基因毒性物质10个N-亚硝基化合物建立了稳定灵敏的分析方法。该方法在电喷雾离子化(ESI)条件下即可进行有效检测分析，试验结果优异，该方法稳定，快速，满足日常微量基因毒性物质N-亚硝胺类化合物的分析要求。图3. 10个N-亚硝基化合物的色谱图（5ng/mL）（点击查看大图） 图4. 部分化合物标准曲线图（点击查看大图） 从上图中可以看出建立的方法灵敏，快速和稳定性，色谱峰形良好，同时具备优异的重现性，可以满足药品中日常分析N-亚硝基类基因毒性杂质的检测要求。 飞飞总结语此次的应用案例就分享到这里了，不过难道只有这些？不！后续赛默飞更会带来应对基因毒性杂质的多平台解决方案，令“NDMA们” 无所遁形，敬请期待！扫描下方二维码即可获取赛默飞全行业解决方案，或关注“赛默飞色谱与质谱中国”公众号，了解更多资讯

2005年11月17日华盛顿 DC消息 ——通用电气医疗集团（GE Healthcare）今天在华盛顿 D.C.的IBC生命科学高内涵分析（IBC Life Sciences’High Content Analysis）会议上推出了Micronucleus Formation Module。这种应用于In Cell 1000和In Cell 3000活细胞图像分析测定系统的新软件，可供在药物开发前期节省时间和资源地筛查药物的基因毒性。通用电气医疗集团 Discovery Systems的产品开发副总裁 John Burczak 说道：“这种软件的推广将对药物及其开发过程有很大帮助。该技术能让一些公司在开发工作的前期识别复合物所具有的损害DNA的活力，而不是在药物研发过程结束时再检测这些复合物，从而即节省时间又省钱。”这种微核分析（micronuclei assay）能识别由基因毒性复合物所引起的DNA损伤，并且是美国食品药品管理局（FDA）新药批准过程种最决定性的分析。用这种由FDA所强制规定的手工方法，每种化合物要花费多达两周才能得到分析结果，因此它仅仅用在药物开发较后期的步骤中。当与In Cell 3000活细胞图像分析测定系统一起使用时，该软件能在10 分钟以内完成对一块96孔板微核检测的成像和分析工作。因而让这种关键的基因毒性检测能在复合物的前期步骤中完成，以消除这些具有基因毒性的潜在复合物。Burczak 说道：“Micronucleus 软件使In Cell活细胞图像分析测定系统成为研究工作者准确和高效进行大规模基因毒性筛查最理想的工具。通用电气医疗集团致力于为基于细胞的高内涵药物的筛选和研究工作提高软件分析能力。”

药品中的杂质被定义为无任何疗效、影响药物纯度且可能引起副作用的物质。对药物杂质的分析与控制是国内外药品生产企业共同关注的话题。 2020版药典二部“化学药”在安全性方面要求：进一步完善杂质和有关物质的分析方法，推广先进检测技术的应用，强化对有毒有害杂质的控制；四部通则增修订内容（第四批）中新增《遗传毒性杂质控制指导原则审核稿》。 近年来，一系列基因毒性杂质风波事件加之国内外法规的严格规定，此类杂质的风险评估和分析检测到了紧迫的位置。基因毒性杂质分析面临的挑战是什么呢？ 01 样品基质复杂，需要合适的前处理方法进行分离，纯化，富集；02 杂质结构多样和差异大，含量很低，选择性要求高，需要多种分析手段和高灵敏度的分析方法。那么如何应对新版药典及分析挑战？针对缬沙坦及雷尼替丁事件的罪魁祸首--N-亚硝基二甲胺（NDMA），小编给您推荐以下几种方法。一 Q Exactive™ 高分辨质谱方法利用Q Exactive静电场轨道阱高分辨质谱保持高分辨的情况下不损失定量灵敏度的特点，运用PRM(平行反应监测)及SIM（选择离子监测）同时扫描来实现定量；再根据Q Exactive能够实现快速正负切换的特点，方法采用正负切换进行扫描，从而达到一针同时分析6个基因毒性杂质。从混标样品特征图谱可以看出：NDEA标准溶液2ng/mL连续进样7针，峰面积RSD值为1.51%，方法稳定性极好。此外，Q Exactive提供精确质量数可以有效的避免假阳性或者假阴性，特别是检定结果在检出限附近时。并且高分辨质谱具有未知物定性能力，可以一机多用，满足未来的拓展应用需求。 二 TSQ Fortis LC-MS/MS方法该方法稳定灵敏，在电喷雾离子化(ESI)条件下即可进行有效检测分析，试验结果优异，从下图中可以看出建立的方法灵敏、快速和稳定，色谱峰形良好，同时具备优异的重现性，可以满足药品中日常分析N-亚硝基类基因毒性杂质的检测要求。混标样品特征图谱三ISQ7000气质联用仪+TriPlus500 方法采用ISQ 7000气质联用仪，结合新一代TriPlus 500顶空自动进样器方法。连续6针进样0.050μg/mL标准样品的结果，NDMA和NDEA的RSD分别为2.38%和2.14%；远优于一般方法学要求的5%的要求。0.050μg/mL亚硝胺标准溶液连续进样色谱图叠加四 TSQ 9000气质联用仪+液体直接进样本方案采用赛默飞AEI源配置的TSQ 9000气质联用仪+液体直接进样法，建立了一种选择性强，灵敏度高的检测十二种亚硝胺的方法。验证结果表明该方法线性良好，重复性好，灵敏度高，在5 ng/mL浓度下，各亚硝胺类化合物的信噪比均远大于10，连续6针进样十二种亚硝胺标准样品的RSD均小于5%，满足FDA的要求，可将其应用于制药领域中痕量亚硝胺的控制。 T-SRM模式下十二种亚硝胺以及两种内标的重叠谱图是否意犹未尽？接下来，赛默飞将继续开展“2020版药典系列”系列讨论，与您一起蓄能，迎接史上“最严”药典标准，助您从容应对药典变化。

基因毒性杂质检测ICH M7笔者查询ICH官网，发现从2023年4月3日起ICH M7(R2)指导原则进入了“Step 5”，即实施阶段（Implementation）。基因毒性杂质，简称基毒杂质，即遗传毒性杂质。自从ARB类降压药缬沙坦中发现基毒杂质NDMA以来，N亚硝胺杂质引发了各国药品监管机构、制药企业、药物研发机构、CXO等的重点关注。NDMA结构ICH M7全称“Assessment and control of DNA reactive(mutagenic) impurities in pharmaceuticals to limit potential carcinogenic risk”，其关注的对象：在较低水平时也有可能直接引起DNA 损伤，导致DNA 突变，可能引发癌症的DNA 反应性物质，即致突变杂质。M7指导原则为基毒杂质的鉴别（Identification）、分类（Categorization）、界定（Qualification）和控制（Control）提供了实用框架。这次是M7指导原则的第二次修订，即M7（R2），整体框架和主要内容没有变化，仅在以下方面有所调整：&bull 本次修订将M7分为两个相关联的文件，第一份文件是指导原则主体，第二份文件是关联的附件。&bull 在指导原则附录3，新增了7个化合物的可接受摄入量（AI）或每日允许暴露量（PDE），并在附件（Addendum）中增加了这7个化合物的各论。&bull 调整了致突变杂质的危害性评估和控制策略的部分要求和问题回答。比如：“潜在致突变性”等同“潜在遗传毒性”么？答：不等同，潜在遗传毒性是指潜在的致突变性、潜在的致染色体断裂性或潜在的致多倍体性。明确M7指导原则关注致突变性。更多问答，请见M7(R2) Q&As文件。&bull 由于临床治疗技术的进步，M7（R2）中将HIV患者的生存期从1-10年修改为＞10年。&bull 其他，如语法编辑和格式化等。药品中常见的基毒杂质有：N亚硝胺类、磺酸酯类、叠氮类等。不同于普通杂质检测，基毒杂质的检测面临更多的挑战：1、基毒杂质杂质种类，差异大，需要多种分析手段和方法；2、基毒杂质含量低，需要高灵敏度仪器（包括预处理方法）；3、对仪器的定性定量准确性和重现性要求高；4、要求仪器维护方便和交叉污染低。药品中基毒杂质，可能来源于原料药本身（如雷尼替丁等），辅料（如二甲双胍缓释制剂），原料药和制剂生产过程使用的溶剂（如缬沙坦等），以及包材（如橡胶材料可能引入亚硝胺杂质）、生产工艺、存储过程等。基于以上的认识，岛津参考权威机构要求，如国家药监局相关文件要求、EP 2.5.42、USP 1469等，为制药和药检客户提供先进的分析仪器和解决方案，分享检测经验。并为此精心制作了《亚硝胺分析UFMS解决方案》等检测方案，涵盖沙坦类药物、雷尼替丁、“神药”二甲双胍和生产使用的溶剂等，供客户参考使用。除了亚硝胺之外，磺酸酯类、叠氮类也是关注对象，岛津推荐HS+GC-MS检测磺酸酯类，LC-MS/MS检测叠氮类。岛津可提供覆盖法规要求的各类分析仪器，供药品CMC和检验检测的客户使用。本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

目前对于药品中含有的极少量物质（如基因毒性杂质等），在对其进行痕量分析时，通常采用的检测手段是：利用先进的液质联用（如LC-MS或LC-MS/MS等）、气质联用（如GC-MS或GC-MS/MS等）设备，对其微量物质进行检测时所需液相色谱系统可能为更高级的超高效液相色谱仪。如检测药物中含有亚硝胺类基因毒性杂质NDMA，根据不同原料药的性质不同，目前国际上公布的方法主要有：GC-MS法、GC-MS/MS法、UPLC-APCI-MS/MS法，HPLC-UV法（EDQM公布）。国内官fang公布的方法主要有GC-MS法、GC-MS/MS法、UPLC-APCI-MS/MS法，如中国药典2015年版二部推荐使用GC-MS法（详见《缬沙坦》原料中N-ya硝基二甲胺的含量测定方法），不推荐使用HPLC-UV法，因为HPLC-UV法灵敏度比质谱仪的灵敏度差很多，而且专属性差些，容易受到检测干扰，故HPLC-UV法具有很大的局限性，只能准确测定那些含量相对较高的物质。然而现有检测技术中：● 质谱仪价格昂贵，运行成本高，所需的试剂要求高，抗干扰能力差，维护保养费用很高，同时对质谱仪操作人员的水平要求非常高，需要高层次的人才方能准确操控。故质谱仪普及率非常低，一般企业较少购置，对于需要使用质谱仪进行痕量分析时只能委托特定的机构使用质谱仪进行检测。● 气相色谱/质谱法操作过程繁琐，经过前处理后样品损失严重。● 高效液相色谱仪价格便宜，操作容易，覆盖面广，一般企业均很常见。但是单纯使用HPLC-UV法进行检测含量极少的物质时，其灵敏度差，不能准确定量检测出复杂原料药中含量极低的物质，且检测过程中目标化合物所受干扰亦较大，目标化合物与其它杂峰之间的分离难度较大。在缺少质谱仪的情况下，中国药企如何走出杂质痕量检测的困境呢？ /Father's day/ 基于以上痕量检测的难点，没有质谱仪的帮助，实验人员是否可以通过长期大量的研究，不断尝试各项色谱条件的调试，诸如：流动相试剂的组成、梯度程序设置、柱温、流速的改变等。特别是色谱柱的筛选，如虽然同样都是十八烷基硅烷键合色谱柱，可以尝试不同品牌、不同系列的C18柱，色谱柱间填料的差异会呈现出对样品的不同选择性。另外，色谱柱规格的差异也会带来不同的检测效果，如色谱柱的内径越细灵敏度越高、色谱柱越长柱效越高、填料的粒径越小分离效率越高……光是色谱柱就有多达7项以上的可调节参数。最近就有一家药企尝试走了这样一条路，对尼扎替丁中所含痕量杂质N-ya硝基二甲胺（NDMA）检测方法进行了长期研究，最终探索出一种采用HPLC法测定样品中NDMA的方法，该方法简便快速，且测定结果准确。这就是湖南威特制药股份有限公司。在他们的开发报告中记录到：“我们首先尝试解决了色谱分离的问题，因供试品溶液浓度很大，其他峰对目标物质NDMA的干扰较多，在摸索优化检测方法的过程中，对色谱柱的选择做了大量的工作，既要不被干扰，又要保证峰形正常，且需能够增加该峰的检出能力，最后选择了特定的月旭Ultimate ODS-3 4.0×250mm，3μm色谱柱，且此型号的色谱柱批间差异较小。保证了该方法成功通过了方法学验证，并最终获得了发明专li授权。”湖南威特测试了来自至少4个色谱柱厂家的十几种C18柱，最终月旭Ultimate ODS-3 4.0×250mm，3μm这款柱子展现了其du特的分离和检测特性，4.0mm内径具有更高的灵敏度，3μm粒径也提供了更高的柱效。在这款色谱柱的基础上，客户继续配合优化其他的色谱条件，最终确定了这个简便快捷，且测定结果准确的HPLC方法。艰辛的付出，终于获得了回报。感谢湖南威特为我们示范了超高的液相方法开发水平，展示了不同色谱条件配合玩转色谱柱，为方法开发带来的无限可能！参考文献：一种HPLC法检测尼扎替丁中N-ya硝基二甲胺的方法（专li号：ZL202110045224.4；授权公告日：2023.07.28）附：Ultimate ODS-3色谱柱技术参数

p style="text-indent: 2em "不同的药物的生产工艺决定了来源各异、种类众多的杂质类型。杂质的成份复杂且含量较低，难以检测。然而，药品的安全关系到千千万万人的生命安全，必须制定严格的要求来控制药品的质量。/pp style="text-indent: 2em margin-top: 15px "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong相关政策/strong/spanbr//pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px "为控制药物中遗传毒性杂质潜在的致癌风险，span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong2020版中国药典/strong/span四部通则部分，添加了span style="color: rgb(255, 192, 0) "strong《9306 遗传毒性杂质控制指导原则》/strong/span。这个新的指导原则为药品标准制修订、上市药品安全性再评估提供参考。br//pp style="text-indent: 2em "药物杂质包括有机杂质、无机杂质以及残留溶剂等等。其中，2006年提出的基因毒性杂质是近两年关注的热门。该杂质又叫遗传毒性杂质（genotoxic impurities, GTIs），是指能引起遗传毒性的杂质。包括直接或间接损伤细胞DNA产生致突变和致癌作用的物质，也包括其他类型无致突变性杂质。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "EMEA和FDA发布了相应的指南。2007年欧洲药品局EMEA实施了关于基因毒性杂质的解决方案。2008美国FDA发布了《Guidance for industry—Genotoxic and Carcinogenic Impurities in Drug Substances and Products: Recommended Approaches》/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "对于未知数据的基因毒性杂质，制定了span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong相关摄入阈值TCC/strong/span（span style="color: rgb(255, 192, 0) "strongThreshold of Toxicological Concern，毒性物质限量/strong/span），也叫做毒理学关注阈值。其意义在于最大程度上保证服药的安全，使致突变的风险低于相关限度。span style="color: rgb(255, 0, 0) "strongTTC的限度为1.5 μg/d/strong/span。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 20px "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong基因毒性杂质来源与分类/strong/span/pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px "基因毒性杂质可能产生的环节包括：1）新药合成；2）原料纯化；3）存储运输（与包装物接触）等。其主要来源有：原料药合成过程中的起始物料、中间体、试剂、反应副产物；药物在合成、储存或者制剂过程中的降解产物；部分药物通过激活正常细胞而产生基因毒性物质。常见类型有卤代烷烃、磺酸酯/烷基磺酸酯/芳基磺酸酯、氮亚硝胺类化合物、硫酸二甲酯和硫酸二乙酯、双烷基硫酸酯、氨基甲酸乙酯、环氧化合物、四甲基哌啶氧化物、肼类、芳香胺、硼酸以及乙酰胺等，在列表中的种类有1,574种。这些结构在药物中就是“警示结构”。（如下图）/pp style="text-align: center margin-top: 15px "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 505px height: 423px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/8020e615-ec50-477a-954a-243f7067ac87.jpg" title="种类.jpg" alt="种类.jpg" width="505" height="423"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 15px "化药中基因毒性杂质的案例有很多报道，比如沙坦类药物中的叠氮化物、亚硝胺类化合物，美罗培南中的318BP、M9、S5，抗艾滋药物Viracept (nelfinavir mesylate)中的甲基磺酸乙酯，以及阿瑞匹坦中的对甲苯磺酸甲酯、对甲苯磺酸异丙酯等等。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 20px "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong基因毒性作用原理/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 15px "根据Miller理论，基因毒性试剂是亲电试剂或者可以代谢成亲电试剂，与DNA上的亲核基团反应生造成基因毒性。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong酰基卤化物：/strong/span由于卤原子电负性较大，吸引电子，导致羰基碳非常缺电子，一旦和DNA接触，会和腺嘌呤的羰基氧发生酯化反应。二甲氨基甲酰氯和二乙氨基甲酰氯被IARC归为致癌物2A类。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong甲醛：/strong/span高活性致癌物，与DNA发生多种反应。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong卤代脂肪族类：/strong/span毒性取决于卤素的性质、数量和位置以及化合物的分子大小。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "一卤甲烷的肝脏代谢的第一步是与谷胱甘肽(GSH)结合，导致S-甲基谷胱甘肽的形成。最终可能转化为甲硫醇（有毒的代谢物）。甲醛产生也可能导致细胞损伤。甲醛来源于细胞色素P450直接氧化母体化合物或甲硫醇的代谢。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "二卤代烷烃通常通过谷胱甘肽或者细胞色素P450代谢后活化，产生遗传毒性。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "三卤代烷烃容易被P450氧化活化，产生光气，光气是一种高活性的亲电中间体。完全卤代烷烃倾向于自由基机理反应。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "四氯化碳在P450中被还原成三氯甲基自由基，该自由基和DNA之间的加合物是导致肝癌的主要原因。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong亚硝酸烷基酯亚硝酸酯：/strong/span亚硝酸酯和DNA上的氮发生酯交换反应。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strongα，β-不饱和羰基：/strong/span活泼的迈克尔受体，容易被亲核试剂进攻β碳或者羰基碳。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong醌：/strong/span亲核剂的烷基化。易于被亲核试剂进攻，可以和蛋白质上GSH、半胱氨酸烷基化。氧化还原反应。它们可以与相应的半醌自由基进行酶促(即细胞色素P450/P450还原酶)和非酶氧化还原循环，导致ROS的形成，包括超氧阴离子，过氧化氢，并最终形成羟基自由基。ROS是造成衰老和癌变的主要元凶。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong烷基化间接作用试剂：/strong/span单卤代烯烃卤代烯烃经过P450代谢后会被氧化成环氧化合物，然和和DNA反应诱导癌变。多卤代烯烃的反应更为复杂，三氯代乙烯进过P450代谢可以生成酰氯、环氧、氯代醛，这些物质均会诱导癌变。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong肼类：/strong/span该类物质通过P450中氧化酶的催化，肼被氧化成偶氮类化合物。然后反应生成一系列碳正离子、自由基等活性物质，最终导致DNA烷基化，诱导癌变。脂肪族偶氮化合物该系列化合物是肼的氧化中间体。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strongN-亚硝胺化合物：/strong/span一类非常稳定的化学致癌物。代谢得到活性烷基和大分子（DNA或者蛋白质）烷基化是产生遗传毒性和致癌性的主要原因。得到的小分子醛会进一步和DNA结合造成额外的损伤。NDMA在缬沙坦中的限度被要求限制到＜0.3 ppm。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong芳香胺：/strong/span必须代谢为反应性亲电试剂，才发挥致癌作用。对于芳香胺和酰胺，这通常涉及N-羟基芳胺和N-羟基芳酰胺的初始N-氧化。这是由细胞色素P450介导的。在通过酶的酯化作用进一步活化，形成活性亲电物种。最终造成DNA损伤。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 20px "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong检测方案/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 15px "对于基因毒性杂质，只有高灵敏度、高选择性的分析方法才能为更好地选择和建立基因毒性杂质的检测方法提供重要参考。分析方法包括span style="color: rgb(255, 0, 0) "strongGC、LC、GC-MS和LC-MS法/strong/span等，还有相关的前处理技术包括span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong顶空分析法、固相萃取法和衍生化法/strong/span等。下图所示为，不同的基因毒性杂质的检测策略。/pp style="text-align: center "span style="font-size: 14px "strong表1 /strong不同类型杂质的检测方法和前处理办法/span/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 443px height: 475px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/09a28c14-95da-4f42-8d1f-76fe5f0190fc.jpg" title="不同杂质的解决方案.png" alt="不同杂质的解决方案.png" width="443" vspace="0" height="475" border="0"//pp style="text-align: center margin-top: 20px "span style="font-size: 14px "strong表2 /strong常用分析方法的特点/span/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 461px height: 303px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/noimg/7c9ec587-73dc-4805-9637-bff9c8d74d87.gif" title="分析方法特点.gif" alt="分析方法特点.gif" width="461" height="303"//pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 525px height: 428px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/3c20ff8e-079b-469e-ba13-e1236aea38f9.jpg" title="决策树.png" alt="决策树.png" width="525" height="428"/br//pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 15px "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong具体解决方案【附连接】/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "（杂质：卤代烷）/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "【Agilent GC-MS】N,N-二甲基-3-氯丙胺盐酸盐（1,3-溴氯丙烷）br/ Intuvo 9000 气相色谱系统+5977B单四极杆质谱检测器/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "（杂质：N-亚硝基二甲胺，NDMA）/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/application/Solution-928363.html#advant" target="_blank"【Thermo】缬沙坦及雷尼替丁/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/application/Solution-924963.html" target="_blank"【岛津】氯沙坦： LCMS-8050 高效液相色谱-三重四极杆质谱/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/application/Solution-912288.html" target="_blank"【WATERS】缬沙坦——UPLC I-Class,Xevo TQ-S micro/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "（杂质：环氧化物/醚）/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/application/Solution-911034.html" target="_blank"【Thermo】盐酸普萘洛尔：高分辨液质Q Exactive Focus+ESI和APCI/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "（杂质：磺酸类、磺酸酯、氨基酯类）/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/application/Solution-871218.html" target="_blank"【Thermo】Triplus 300 顶空自动进样器+1300GC+ISQ-MS/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/application/Solution-912519.html" target="_blank"【SHIMADZU】维格列汀：GCMS-TQ8050 NX/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/application/Solution-926017.html" target="_blank"【SHIMADZU】酸肌酸钠/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/application/Solution-532949.html" target="_blank"【WATERS】——Waters Xevo TQD 三重四极杆质谱：快速正负切换的模式/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/application/Solution-813258.html" target="_blank"【Gs-Tek】(毛细管柱)气相柱GSBP-INOWAX 30m-0.25mm-0.25um液体直接进样法/abr//pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "（杂质：4-硝基卞醇）/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/application/Solution-912413.html" target="_blank"【Thermo】 TSQ 8000 Evo+Unknown Screening 插件/abr//pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "（杂质：氯苯胺）/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/application/Solution-822564.html" target="_self"【SHIMADZU】/aspan style="color: rgb(255, 0, 0) "br//span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 10px "span style="color: rgb(255, 0, 0) "（杂质：丁酸氯甲酯和2,3-二氯苯甲醛）/spanbr//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/application/Solution-910495.html" target="_blank"【SHIMADZU】丁酸氯维地平/a/ppbr//pp（文中图片来自文献：汪生, 杭太俊. 药物中基因毒性杂质检测策略的研究[J]. 中国新药杂志, 2019(23).）/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 151px height: 46px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/noimg/857572b4-04e8-4c23-8b52-b8b57dd8fb2c.gif" title="箭头分割线.gif" alt="箭头分割线.gif" width="151" height="46"//pp style="text-align: center"a href="https://www.instrument.com.cn/zt/chemmed-impurity" target="_blank"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/e377c5b6-1a94-40a2-b0ba-868cd2c52f62.jpg" title="w640h110impurity.jpg" alt="w640h110impurity.jpg"//a/ppspan style="color: rgb(255, 0, 0) "strong span style="color: rgb(0, 0, 0) " 欲了解更多”药典与化药杂质“相关内容，请点击span style="background-color: rgb(255, 192, 0) color: rgb(255, 0, 0) "图片/span进入以上专题~/span/strong/span/pp style="text-align: center margin-top: 10px "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/yoloChemDrug2020/" target="_blank"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 640px height: 110px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/ab578eb9-cc5b-4578-a6d9-26c3d27e426d.jpg" title="2020 banner.jpg" alt="2020 banner.jpg" width="640" vspace="0" height="110" border="0"//a/pp strong2020年“化药杂质研究与技术”WEBINAR【戳链接，看回放】/strongspan style="color: rgb(255, 0, 0) "strong/strong/spanbr//p

导读2021年欧洲药品质量管理局（EDQM）发布：四氮唑环的沙坦活性物质中存在致突变性叠氮杂质的风险，并根据ICH M7的要求对数据进行审核，确保叠氮杂质的水平低于毒理学关注阈值（TTC）。其后某国际医药公司因叠氮杂质而被召回多批厄贝沙坦药物。沙坦中叠氮类杂质，是继亚硝胺类杂质后又一类需重点关注的基因毒性杂质。 叠氮杂质的由来叠氮化合物是医药行业中常见的化工原料，通常作为起始物料、反应试剂或中间体存在于药物合成过程中，在厄贝沙坦的合成中，通常需要使用三丁基叠氮化锡或叠氮化钠以形成药物结构中的四唑环，如厄贝沙坦原料药中的4’-(叠氮甲基)[1,1-联苯]-2-氰基（AZBC）、5-[4’-(叠氮甲基)[1,1-联苯]-2-基]-2H-四氮唑（MB-X），见下图。 分析方案l 两种叠氮化合物分析采用岛津超高速LC-MS/MS技术，可分别建立快速、稳定、高灵敏度的叠氮化合物AZBC、MB-X的分析方法。 超高效液相色谱-质谱联用仪 AZBC和MB-X的线性范围分别为0.25ng/mL-25 ng/mL和1 ng/mL-75 ng/mL，且线性回归系数R20.999，各标准点校准误差均在±5%以内。 空白厄贝沙坦样品分别加入低、中、高三种不同浓度的标准溶液，AZBC的回收率在95.97%~100.55%之间，MB-X的回收率在103.53%~111.82%之间。 AZBC和MB-X加标回收率 l 岛津遗传毒性杂质解决方案近年来，随着药物杂质分析研究的不断深入，新遗传毒性杂质不断发现，已上市药品中因痕量遗传毒性杂质残留而发生大范围的召回事故，如N-亚硝胺类、磺酸酯类等基因毒性杂质给制药企业带来巨大经济损失。岛津紧跟法规动态，在相关遗传毒性杂质分析检测方面积累了丰富的经验，目前已发布多份关于遗传毒性杂质的解决方案，具体内容可关注“岛津应用云”—方案下载—应用文集，敬请下载。 结语在化学药物研发和生产过程中，杂质分析一直是重要而关键的检测领域，岛津一直积极响应和应对行业最新动态，积极参与新化合物、新药物杂质、新法规指南等分析方法的开发和研究，及时为客户提供完整、准确的应对解决方案，助力客户掌握行业最新的检测技术。 撰稿人：孟海涛 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

截图来源：2020版《中国药典》 2020版《中国药典》已正式发布，在四部中新增“9306遗传毒性杂质控制指导原则”（以下简称9306指导原则），以适应当前国外内法规（如ICH M7）和化学药品遗传毒性杂质控制的实际需要。 概述遗传毒性杂质（genotoxic impurities, GTIs），又称基因毒性杂质。9306指导原则主要关注致突变机制的遗传毒性杂质。致突变性杂质（mutagenic impurities）指在较低水平也可直接引起DNA损伤，导致DNA突变，从而可能引发癌症的遗传毒性杂质。遗传毒性杂质和致突变性杂质的关系 9306指导原则包括危害评估方法、可接受摄入量（acceptable intake，AI）计算方法和限值制定方法。 9306指导原则不适用于：生物制品、中药和天然产物、已上市使用的辅料和包材等，但可参考其风险评估方式。 危害评估致突变性杂质的危害评估方法通过监管机构要求、数据库、文献、定量构效关系评估和遗传毒性试验等评估方法，参考ICH M7等相关分类方法，根据致突变和致癌风险危害程度将杂质分为5类。 遗传毒性杂质分类、控制方式和限度依据 可接受摄入量计算对于可接受摄入量的计算方法，有以下几种情况：1、基于化合物特异性风险评估的可接受摄入量适用于已知可接受摄入量或每日允许暴露量（permitted daily exposure，PDE），这几年热点关注的N-二甲基亚硝胺（NDMA），其AI值约为96 ng/d。2、基于毒理学关注阈值的可接受摄入量对于无毒理学研究数据的杂质，可根据毒理学关注阈值（threshold of toxicological concern，TTC）计算可接受摄入量，TTC为1.5μg/d。3、与给药周期相关的和多个致突变杂质的可接受摄入量。 杂质的可接受摄入量（μg/d）限值制定有了上述过程得到的可接受摄入量，就可根据药物的每日最大用量计算杂质限度，公式如下：在药品生产和药品标准提高及上市药品再评估过程中发现潜在遗传毒性杂质后，根据危害评估方法将杂质进行分类，然后计算杂质的可接受摄入量，结合生产工艺、检测方法、临床使用情况等制定合适的限值，也可采用公认的限值。 岛津 解决方案 岛津为药检机构、制药企业、研发机构、CRO/CDMO等提供完善的遗传毒性杂质检测方案，不限于沙坦类药物、替丁类药物、二甲双胍、磺酸盐类药物等。 遗传毒性杂质样本下载

近几十年来，纳米材料或纳米产品在能源、航空航天、农业、工业、生物医药等诸多领域得到了蓬勃发展和广泛应用。然而近些年报道的纳米材料对人类健康和环境安全造成的潜在负面影响引起了各界的担忧，这催生了“纳米毒理学”领域的诞生。该领域主要研究纳米材料或纳米产品在生命周期内对生物的不良健康影响，并进行安全性评估和风险管理，最终实现纳米材料的安全生产、使用和废弃。大量的基础毒理学研究和国际纳米技术标准表明纳米材料的物理化学性质包括化学组分、尺寸、形状、表面化学、结晶度、溶解度、氧化还原电位等会广泛地影响纳米材料与生物体在器官/组织、细胞和分子层次上的相互作用。因此，深入了解纳米材料的理化性质在介导不同水平纳米–生物相互作用中所扮演的角色具有重要意义，这不仅利于实现进行可靠的纳米毒性评估，也有助于设计更加安全的纳米产品。为此，赵宇亮/陈春英/谷战军团队在Particuology上发表综述文章，深入探讨了人造纳米材料的关键物理化学性质对诱发潜在生物毒性的影响。该文章首先概述了纳米材料如何在器官/组织、细胞和分子水平上与生物体发生相互作用，并在此基础上深入讨论了尺寸、形状、化学性质、表面化学，以及上述理化性质所介导的纳米材料的团聚/聚集、生物冠形成和降解等行为对其毒理学特征的影响。另外，该文章还介绍了研究纳米–生物相互作用的主要分析方法、不同地区和/或国家目前对含纳米材料产品的监管和立法框架，提出了纳米毒理学领域面临的挑战和可能的解决方案，以期为纳米材料的安全性评价提供参考。图1. 纳米材料的毒性相关特性及研究纳米–生物相互作用的分析方法器官、细胞、分子层面上的纳米-生物相互作用根据所处的生命周期阶段的不同，人造纳米材料对人类的主要暴露方式包括肺部吸入、口服摄取、皮肤接触和静脉注射等。大多数经肺、胃肠和皮肤暴露的纳米产品会被滞留在暴露器官中并可能在被机体逐渐清除之前诱发毒性；只有少数局部暴露的纳米材料可能被吸收到血液和/或淋巴循环。由于缓慢的剂量率、独特的吸收途径和特殊生物冠的生成/演变，非静脉注射的纳米材料在体内分布更广泛、更均匀。相比之下，静脉注射纳米材料则更快地从血流中清除，并主要聚集在富含单核-吞噬系统(MPS)的器官，如肝脏和脾脏。此外，无论暴露途径如何，进入体循环的纳米材料可能通过血脑屏障、血睾丸屏障和胎盘屏障，并对这些器官造成影响。基于纳米材料的性质，其代谢和排泄方式多种多样，主要发生在肝脏和肾脏。综上，根据纳米材料的毒物动力学过程，可以推断肺、肠、肝、脾和肾是纳米材料的主要毒性靶点。 图2. 器官、细胞和分子水平上的纳米生物相互作用。(a) 毒物动力学(即纳米材料在体内的吸收、分布、代谢和排泄) (b) 纳米材料的潜在毒性机制在细胞、亚细胞和分子水平上，纳米材料可能粘附、切割、嵌入细胞膜而造成膜损伤，或被细胞内化而进入细胞。包括网格蛋白依赖、小窝蛋白依赖、非网格蛋白和非小窝蛋白依赖的内吞、微胞饮和吞噬在内的多种胞吞途径是纳米材料进入细胞的主要方式。不同的内化途径将进一步影响其在细胞内的定位、命运和下游的细胞毒性。纳米材料通过多种毒性机制发挥细胞毒性，本质上可归因于其对细胞组分和结构的氧化损伤和物理损伤。一方面，纳米材料可以通过促进活性氧(ROS)的生成、消耗细胞内抗氧化系统和/或干扰线粒体的功能而引起氧化应激，造成脂质、蛋白质和核酸分子的氧化损伤。另一方面，纳米材料可能会改变生物大分子的构像和功能，通过直接的生物物理相互作用干扰或破坏细胞。二者可能引起的下游事件包括：细胞膜渗漏、线粒体功能障碍、溶酶体膜通透性(LMP)、内质网应激、刺激或阻断涉及细胞增殖和死亡、细胞骨架破坏、基因毒性等信号通路，最终导致炎症反应、细胞周期阻滞和细胞死亡（凋亡、坏死、自噬、铁死亡和焦亡等）。影响纳米材料毒性的关键特性 本节作者重点讨论了经合组织成立人造纳米材料工作组提出的11种典型纳米材料（包括纳米氧化铈、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、金纳米材料、银纳米材料、富勒烯、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、纳米粘土、二氧化硅、树状聚合物）的关键理化性质以及其所介导的团聚/聚集、形成生物冠和降解行为对不同水平纳米–生物相互作用的影响。化学组成纳米材料核心的化学本质决定了纳米材料的溶解性、催化活性、氧化还原能力、电离特性、与生物大分子的亲和性，从而决定了纳米材料的毒性及其机理。除了核心纳米材料的化学性质，表面涂层/接枝和元素掺杂等材料设计也会影响纳米材料的毒理学特征。元素掺杂通过改变纳米材料的催化性能和溶解特性而影响其毒性。另外，纳米材料制备过程中的金属和杂质残留、内毒素污染等也是其生物毒性的潜在来源。粒径经肺、胃肠、皮肤暴露的纳米材料，其吸收行为表现出不同的尺寸依赖性。体循环中的纳米材料因其尺寸不同可能发生：快速经肾脏清除、被肝脾吞噬而积聚、经胆汁排泄或实现相对长的血液循环而遍布全身，可见其分布和排泄行为也受尺寸的影响。在细胞水平，尺寸是影响纳米材料内吞途径的重要因素。另外，尺寸直接影响纳米材料造成氧化应激和物理破坏的能力。形状纳米材料可以制成多种形状，如纳米球、纳米管、纳米棒、纳米线、纳米立方体、纳米片等。不同形状的纳米材料可能表现出不同的毒代动力学行为、细胞摄取和毒性效应。这可能与形状影响纳米材料晶面暴露、催化性能、生物冠形成等有关。表面特性由于纳米生物相互作用通常发生在纳米–生物界面上，故而纳米材料的表面性质（特别是表面电荷、表面疏水性和表面原子/基团）对其吸收、分布、排泄、细胞摄取及毒性潜力等至关重要。这些表面特性通过综合影响纳米材料在生物介质中的分散性、所形成的生物冠、与细胞表面配体的亲和力、核心纳米材料的ROS生成能力和有毒离子释放程度等方面而发挥作用。影响纳米材料毒性的生物转化行为纳米材料由于其超高的表面能而极不稳定，倾向于发生系列转变以降低其表面活性。形成团聚体、表面吸附生物分子而形成生物冠、发生降解是其常见的降低表面能的方式。聚集状态本质上，团聚对纳米材料的毒物动力学、细胞摄取和毒性的影响可归因于纳米材料表观尺寸的增强。在人体暴露前形成聚集体可极大地减小经肺、肠、皮肤的吸收而降低系统暴露风险和毒性。然而，纳米材料一旦进入或在机体中形成聚集体，似乎具有很高的毒性潜力。在细胞水平，团聚状态可以改变原始纳米材料的细胞内化途径和摄取程度而产生复杂的影响。总之，团聚状态对最终纳米毒性的影响仍存在争议，需进一步讨论。生物冠的形成及演化生物冠的形成及演化高度依赖于初级纳米材料的理化性质(如尺寸、表面化学、形状等)及其周围生物环境。它会改变原始纳米材料的合成特性并赋予其全新的生物特性。生物冠在介导纳米生物的吸收、血液循环、分布、代谢、细胞摄取和毒性机制等多种相互作用中发挥着主导作用。在大多数情况下，纳米材料表面生物冠的形成可缓解其非特异性的毒害作用，这可能与生物冠抑制细胞摄取、减少ROS生成、降低团聚率、减轻有毒表面活性剂诱导的细胞毒性，减缓纳米材料溶解及释放有毒金属离子等有关；然而生物冠可能具有激活免疫而诱发炎症、改变基因表达、诱发内质网应激、细胞凋亡等负面影响。生物降解纳米材料暴露可能会经历恶劣的胃肠道环境、肝细胞微粒体酶、MPS系统的酸性富含氧化性物质和离子的溶酶体环境，这都将挑战纳米材料的完整性并促进其降解。根据降解程度和速率、完整纳米材料和降解产物的毒性潜力，生物降解对纳米材料的毒理学特征具有深远的影响。例如，银纳米材料降解释放银离子已经被认为是其毒性作用的重要机制之一。而二硫化钼纳米片降解产生的钼酸盐可以参与肝细胞的钼酶合成并提高其活性。吸入不可降解的碳纳米管会长时间聚集在肺部而诱发肉芽肿、肺泡炎和纤维化反应。纳米毒理学研究的分析方法 本小节作者首先从分子层面探讨了用于原位分析蛋白冠结构、组成、形成动力学的先进技术，接着在细胞层面介绍了用于可视化纳米材料摄取、转位、毒性作用的高分辨显微镜成像和质谱成像技术、以及基于流式的单细胞技术和多组学技术；最后，在器官层面概述了纳米材料的体内定量方法和活体成像技术用以研究纳米材料的吸收、分布、代谢、排泄。图3. 针对不同水平纳米-生物相互作用的分析方法纳米产品的监管 现阶段，世界各国对含纳米材料产品的监管由现有的一般和特定行业的监管和立法体系覆盖。例如，不同领域纳米产品在欧盟的流通均须遵守the Registration, Evaluation, Authorization, and Restriction of Chemicals regulations和the Classification, Labelling and Packaging Regulation regulations。此外，欧洲食品安全局、欧洲医药局、健康和消费者保护联合研究中心以及欧洲工作安全与健康机构等细分机构还出台了针对本领域纳米产品的监管办法和指导。另外，各国普遍认为纳米材料的风险评估应在个案基础之上，可能的风险与特定的纳米材料和特定的用途有关。比如，美国的食品药品监督管理局(FDA)以特定纳米产品作为重心，通过上市前审查和/或上市后监管系对其进行监管。FDA针对纳米材料的详细监管参见“FDA’s Approach to Regulation of Nanotechnology Products”。美国的环境保护署还出台了一系列法规包括Toxic Substances Control Act, Federal Insecticide, Fungicide and Rodenticide Act, Clean Air Act, and Clean Water Act等对纳米材料整个生命周期进行监管。虽然目前纳米材料与普通化学品有着相似的监管和立法框架，但几乎所有的监管机构都对纳米材料安全性评价的几乎每个阶段都给予了特别的关注，并推出了指南或标准化。还有一些倡导者呼吁建立专门针对纳米材料的立法和监管框架。相信随着纳米材料风险评估的发展，对纳米材料的监管和立法将进一步完善。总结与展望 尽管纳米毒理学领域取得了巨大的进展，但纳米材料的安全性评价仍面临着严峻的挑战。第一，确定纳米材料毒性与其理化特性之间的因果关系非常困难。为此，通过精细的材料设计和制造提供一个可在单变量水平控制的覆盖广泛毒理学相关性质的纳米材料库尤为紧迫。第二，有相当一部分的毒理学研究忽略了诱导纳米毒性的现实情况。在这方面，有必要避免内毒素污染、未纯化或分离的有毒催化剂/表面活性剂和剂量过大而造成的毒性。第三，针对纳米材料在生物环境中的动态转化，特别是非静脉注射给药的纳米材料所形成的生物冠，对其毒性的影响仍然十分匮乏。第四，基于多组学技术的系统毒理学手段对微小的生物分子改变的解读具有挑战性，很难获得纳米材料毒性机制的整体图像。幸运的是，上述问题已经引起了广泛的关注，并有望通过精细的实验设计、先进的原位分析技术和生物信息学方法的发展来解决。这些努力将在纳米材料理化性质和纳米生物相互作用之间的因果关系方面带来重大突破，从而促进人造纳米材料的风险评估和管理，以及更好地设计生物兼容的新型纳米产品。

遗传毒性（Genotoxicity）是指遗传物质中任何有害变化引起的毒性，而不参考诱发该变化的机制，又称为基因毒性。遗传毒性杂质（Genotoxic Impurities, GTIs）是指能引起遗传毒性的杂质，包括致突变型杂质和其他类型的无致突变性杂质。致突变型杂质（Mutagenic Impurities）指在较低水平时也有可能直接引起DNA损伤，导致NDA突变，从而可能引发癌症的遗传毒性杂质[1]。目前遗传毒性列表中有1574种致癌物质，亚硝胺类、磺酸酯类和苯并芘类等属于高遗传毒性物质。近年来，出现多起已上市的药品中发现遗传毒性，继而被召回的案例。　　例如某制药企业在欧洲推出的抗艾滋药物Viracept(nelfinavir mesylate)，EMA在2007年7月暂停了它在欧洲的所有市场活动，因为在其产品中发现甲基磺酸乙酯超标。经自查，发现存储罐中乙醇残留，放置3个月导致甲磺酸乙酯达到2300ppm，去掉存储罐，增加对甲磺酸乙酯的控制要求低于0.5ppm，EMA对新工艺重新评估，对工厂进行现场检查，2007年10月重新获得上市许可。2018年7月，欧盟药品管理局报道在其对某企业含有ARB药物缬沙坦原料药的药物抽查汇总发现了杂质NDMA，其平均含量达66.5ppm，超过欧盟标 准0.3ppm。随后全球已有包括美国，加拿大，挪威，德国等22个国家召回共2300批该企业的含有沙坦类原料药的降压药。相关药企沙坦原料药中的NDMA经推断疑似来源于药物合成过程中使用的溶剂N,N-二甲基甲酰胺（DMF）与亚硝酸钠在酸性条件下反应产生的微量副产物，即NDMA。随后FDA发布了GCMS测定NDMA和NDEA的方法。2019年3月，又一种亚硝胺类杂质（NMBA）在ARB药物氯沙坦中被发现，但是该物质不能直接被GCMS测定。 9月FDA发表声明，在雷尼替丁中发现NDMA，但是不适用于GCMS方法测定。原因是雷尼替丁结构中，硝基和二甲胺在高温下从母核解离，结合成NDMA，对GCMS法测定产生干扰。 　岛津中国创新中心，不仅致力于科研领域，同时时刻关注各行业的发展和社会的需求，秉承着以科学技术向社会做贡献的宗旨不断前行。本项目针对部分亚硝胺类和磺酸酯类遗传毒性杂质在药品原料药中的测定提供检测方法，为行业客户提供参考。针对客户比较关心的几种遗传毒性杂质分别建立了方法，并完成完整的方法学验证。　　2019年6月，创新中心率先推出遗传毒性杂质NMBA（N-亚硝基-N-甲基-4-氨基丁酸）LC-MS/MS解决方案。与此同时，对NDMA和NDEA的研究也已在《分析试验室》2020年39卷2期上发表杂质上发表；关于NMBA的研究已在《中国药学杂志》2020年55卷3期上发表。如下将上述研究报告分别简述，供行业客户参考。 1. HS-GC-MS检测原料药厄贝沙坦中N-亚硝基二甲胺和N-亚硝基二乙胺 　　本文利用岛津公司GCMS-QP2020 NX气相色谱-质谱联用仪结合HS-20顶空进样器，建立了原料药厄贝沙坦中N-亚硝基二甲胺和N-亚硝基二乙胺的同时测定方法。在10~500ng/mL浓度范围内各组分线性关系良好，相关系数均达到0.999以上，100ng/mL标准品溶液连续进样6针，各组分峰面积RSD均小于2.40%。阴性空白样品在40，80，160ng/mL加标浓度时，回收率为100.6%-104.6%，阳性空白样品回收率为101.8%-108.7%。该方法简单方便，顶空进样不污染气化室，能够有效的检测原料药厄贝沙坦中N-亚硝基二甲胺和N-亚硝基二乙胺的含量。 2. 岛津中国推出氯沙坦钾中N-亚硝基-N-甲基-4-氨基丁酸（NMBA）解决方案 　　本文利用岛津公司LCMS-8050高效液相色谱-三重四极杆质谱联用仪，建立了原料药中氯沙坦钾中NMBA的测定方法。该方法中NMBA在0.1 ~ 50.0 ng/mL范围内线性关系良好，日内和日间的精密度保留时间和峰面积的重复性良好(RSD均小于1.10%，n = 6和n = 18)，在低中高3个浓度的平均回收率在94.40 ~ 98.04%之间。该方法简单方便，能够快速有效的检测氯沙坦钾原料药中NMBA的含量。 3. GC-MS内标法测定甲磺酸中甲磺酸甲酯、甲磺酸乙酯、甲磺酸异丙酯 　　本文利用岛津公司GCMS-QP2020 NX气相色谱-质谱联用仪，参照《欧洲药典》9.0和ICH指导原则，建立了以甲磺酸丁酯（BMS）为内标测定甲磺酸中甲磺酸甲酯（MMS）、甲磺酸乙酯（MES）和甲磺酸异丙酯（IMS）的方法并完成方法学验证。在1~10000ng/mL浓度范围内甲磺酸甲酯线性关系良好，在1~100ng/mL内甲磺酸乙酯和甲磺酸异丙酯线性关系良好，相关系数均达到0.999以上，样品平行测定6次，计算各组分含量RSD均小于3.33%。样品在650，850，1000ng/mL加标浓度时，MMS回收率为91.85%-103.09%，在10ng/mL加标浓度时，EMS、IMS回收率为92.21%-105.93%。该方法灵敏度和准确度高，能够有效的检测甲磺酸中MMS、EMS和IMS的含量。 4. GC-MS内标曲线法测定甲磺酸中甲磺酰氯 　　本文利用岛津公司GCMS-QP2020 NX气相色谱-质谱联用仪，参照《欧洲药典》9.0和ICH指导原则，建立了以甲磺酸丁酯（BMS）为内标测定甲磺酸中甲磺酰氯的方法并完成方法学验证。在1~5000ng/mL浓度范围内甲磺酰氯线性关系良好，相关系数达到0.999，样品平行测定6次，计算组分含量RSD为1.19%。样品在320，400，480ng/mL加标浓度时，甲磺酰氯回收率为100.09%-109.84%。该方法灵敏度和准确度高，能够有效的检测甲磺酸中甲磺酰氯的含量。 5. HS-GC-MS法测定甲磺酸倍他司汀中甲磺酸甲酯、甲磺酸乙酯、甲磺酸异丙酯 　　本文利用岛津公司GCMS-QP2020 NX气相色谱-质谱联用仪结合HS-20顶空进样器，参照《欧洲药典》9.0和ICH指导原则，建立了以甲磺酸丁酯（BMS）为内标，通过碘化钠衍生化，测定甲磺酸倍他司汀原料药中甲磺酸甲酯（MMS）、甲磺酸乙酯（MES）和甲磺酸异丙酯（IMS）的方法并完成方法学验证。在1~250ng/mL浓度范围内MMS和EMS线性关系良好，在1.5~250ng/mL内IMS线性关系良好，相关系数均达到0.999以上，样品加标平行测定6次，计算各组分含量RSD均小于2.40%。样品在80，100，120ng/mL加标浓度时，MMS、 EMS和IMS回收率在93.86%~112.21%之间。该方法操作简单，灵敏度和准确度高，能够有效的检测甲磺酸倍他司汀中MMS、EMS和IMS的含量。 6. HS-GC-MS法测定甲苯磺酸舒他西林中甲苯磺酸甲酯、乙酯、异丙酯 　　本文利用岛津公司GCMS-QP2020 NX气相色谱-质谱联用仪结合HS-20顶空进样器，参照《欧洲药典》9.0和ICH指导原则，建立了以甲磺酸丁酯（BMS）为内标，通过碘化钠衍生化，测定甲苯磺酸舒他西林原料药中甲苯磺酸甲酯（MTS）、甲苯磺酸乙酯（ETS）和甲苯磺酸异丙酯（ITS）的方法并完成方法学验证。在1.5~250ng/mL浓度范围内MTS和ETS衍生化后的碘甲烷（MeI）和碘乙烷（EtI）线性关系良好，在3~250ng/mL内ITS衍生后的（iPrI）线性关系良好，相关系数均达到0.998以上，样品加标平行测定6次，计算各组分含量RSD均小于4.50%。样品在20，40，60ng/mL加标浓度时，MTS、 ETS和ITS回收率在92.50 %~108.13%之间。该方法操作简单，灵敏度和准确度高，能够有效的检测甲苯磺酸舒他西林中MTS、ETS和ITS的含量。 7. HS-GC-MS法测定苯磺酸氨氯地平中苯磺酸甲酯、乙酯、异丙酯 　　本文利用岛津公司GCMS-QP2020 NX气相色谱-质谱联用仪结合HS-20顶空进样器，参照《欧洲药典》9.0和ICH指导原则，建立了以甲磺酸丁酯（BMS）为内标，通过碘化钠衍生化，测定苯磺酸氨氯地平原料药中苯磺酸甲酯（MTS）、苯磺酸乙酯（ETS）和苯磺酸异丙酯（ITS）的方法并完成方法学验证。在1.5~250ng/mL浓度范围内MBS和EBS衍生化后的碘甲烷（MeI）和碘乙烷（EtI）线性关系良好，在3~250ng/mL内IBS衍生后的（iPrI）线性关系良好，相关系数均达到0.999以上，样品加标平行测定6次，计算各组分含量RSD均小于5.46%。样品在5，10，15ng/mL加标浓度时，MBS、 EBS和IBS回收率在85.4 %~104.70%之间。该方法操作简单，灵敏度和准确度高，能够有效的检测苯磺酸氨氯地平MBS、EBS和IBS的含量。 [1] 《中国药典》2020年版四部通则增修订内容：遗传毒性杂质控制指导原则审核稿（新增）

空气污染特别是PM2.5是当前人类面临的重要的环境问题之一。北京大学课题组研究人员近期在此问题上取得跨学科进展,首次以荧光标记的酵母菌取代现有方法中的半导体传感器,实现了对PM2.5多方面毒性的实时在线监测。　　据了解,目前对于大气颗粒物的毒性研究,大多采用离线的方式,不能及时知晓其毒性 而细胞染毒或动物暴露实验灵敏度偏低,一些健康效应不易检测到。在颗粒物致病机理方面,目前也存在类似“盲人摸象”的现象,不能够全方面地了解PM2.5的毒性机理。　　受酵母菌相关研究的启发,由北大环境科学与工程学院研究员要茂盛、物理学院副教授罗春雄领导的研究团队,集成利用空气采样、微流控、荧光蛋白标记的酵母菌以及单酵母菌蛋白荧光自动检测平台,用活体酵母菌替代传统半导体传感器,创建了大气PM2.5毒性实时在线监测系统。　　要茂盛介绍,课题组先将PM2.5颗粒物采集到液体中,再将样品实时输送至放有酵母菌的芯片里。由于酵母菌会对来自颗粒物的刺激发生反应,通过用不同荧光蛋白标记酵母菌的所有基因,就可实时看到酵母菌的哪些基因对颗粒物的刺激发生了响应,就好像可“实时监测不同地区车辆行驶状况”。　　目前,此项研究成果已申请国家发明专利。课题组正在利用该体系对不同国家、地区颗粒物的毒性进行研究,同时也在筛查更多有响应的酵母菌蛋白,并研究其灵敏度、响应的毒性标定,以进一步揭示PM2.5对人体的具体致病毒性机制。

随着纳米技术的快速发展，越来越多的新型纳米材料不断出现并迅速应用在实际生活中。因此，发展快速、高通量的生物检测手段对纳米毒性的快速安全评估极为重要。流式细胞术是毒理学检测的常用技术，具有高通量、快速、准确的特点。但由于团聚的纳米材料在尺寸上同细菌相近，严重干扰检测结果，使得流式细胞术难以运用于纳米材料对细菌的毒性评估。　　近期，中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所吴李君、陈少鹏课题组建立了基于PI-GFP双荧光标记的纳米材料细菌毒性检测方法：GFP绿色荧光表征细菌的生长，碘化丙啶PI红色荧光标记区分死、活细胞，在流式细胞仪上准确区分细菌与纳米材料，通过绿色荧光和红色荧光细胞的相对比例，反应纳米材料的毒性。对比单荧光标记，双荧光标记可以更准确地检测纳米材料的毒性。运用上述建立的双荧光报告系统，他们研究了水环境中金属离子及表面活性剂对纳米银毒性的影响，揭示了不同环境因子对纳米银细菌毒性的影响和机制。结果表明，双荧光报告检测系统可以较准确地反应纳米材料的毒性，适用于环境纳米材料生物学效应的评估。该研究成果已被国际毒理学期刊Cheomsphere (DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.04.074)接收。　　该研究受到国家重大研究计划、中科院先导专项B、国家自然科学基金以及研究院院长基金资助。　　双荧光报告基因系统检测纳米银生物毒性

微/纳米塑料（MNPs）在人类肝脏中被检测到，并对人类健康构成重大风险。口服暴露于不可生物降解塑料衍生的微/纳米塑料可诱导小鼠肝脏毒性，鼻腔暴露于不可生物降解塑料会导致小鼠气道生态失调。然而，食源性和空气中可降解微/纳米塑料引起的肝毒性尚不清楚。近年来，科学家在人类的肠胃、肺部以及胎盘等多个器官中发现了MNPs；去年，来自首都医科大学的研究学者竟在与外部环境没有接触的器官「心脏及其周围组织」中监测到MNPs，说明MNPs的污染已达到了人体最深的解剖结构。按照重量估计，每人每周大约吃掉5g微塑料，相当于一张银行卡的重量！还真是活到老，吃塑料到老。微塑料在人体内的分布情况 李兰娟院士团队在Environmental Science and Ecotechnology上发表的文献“Polylactic acid micro/nanoplastic-induced hepatotoxicity:Investigating food and air sources via multi-omics”揭示了生物可降解聚乳酸微/纳米塑料的肝毒性作用。 本研究通过对接触微塑料和纳米塑料的小鼠的肠道、粪便、鼻、肺、肝和血液样本的多组学分析，本研究揭示了生物可降解聚乳酸微/纳米塑料的肝毒性作用。研究结果表明，食源性和空气中的生物可降解聚乳酸微/纳米塑料都会损害肝功能，破坏血清抗氧化活性，并导致肝脏病理。食源性微/纳米塑料导致肠道微生物失调、肠道和血清的代谢改变以及肝脏转录组变化。空气传播的微/纳米塑料影响鼻和肺的微生物群，改变肺和血清代谢物，并破坏肝脏转录组。 本研究共纳入了60只雄性无特定病原体的癌症研究所小鼠，用聚乳酸（PLA）纳米塑料颗粒（NP，50纳米）和微塑料颗粒（MP，5毫米）处理小鼠：PLA NPs（50纳米）和MPs（5微米）。小鼠随机分配到六个组，即食物NP组（FQ）、食物MP组（FR）、食物对照组（FNC）、空气NP组（AQ）、空气MP组（AR）和空气对照组（ANC），每组10只。它们被饲养在22℃、光照/黑暗周期为12:12的环境中，持续7天以适应新环境。 在食源性MNP部分，FQ组、FR组和FNC组的小鼠每天分别口服100毫升含有0.2毫克NPs、0.2毫克MP和0毫克MNPs的无菌水。在麻醉小鼠以收集血液、肝脏、粪便和结肠之前，每天进行口服灌胃，持续六周。 在空气传播MNP部分，AQ组、AR组和ANC组的小鼠分别通过鼻腔给予10毫升含有0.03毫克NPs、0.03毫克MP和0毫克MNPs的无菌盐水。在麻醉小鼠以收集鼻腔组织、肺、肝脏和血液之前，每三天进行一次鼻腔暴露，持续42天。 进一步对血清转氨酶（天冬氨酸转氨酶（AST）和丙氨酸转氨酶（ALT））及抗氧化生物标志物（总抗氧化能力（T-AOC）和超氧化物歧化酶（SOD））测定、对小鼠结肠肝脏组织学分析，对小鼠粪便、鼻腔和肺部样本提取DNA及转录组分析。图1：实验组和对照组血清生化参数和组织学变化 实验结果表明，相比于对照组，接触食物或空气纳米微塑料的小鼠转氨酶明显增高，食入纳米微塑料小鼠组的血清T-AOC水平降低。食入纳入微塑料小鼠肝脏中确定存在肝细胞肿胀、点状坏死、细胞空泡化和核固缩。鼻腔注入纳米微塑料小鼠组（AQ和AR组）除肝脏观察到上述变化外，肺部还观察到出血、炎性细胞浸润和渗出物。 转录组学进一步分析提示食源性纳米微塑料改变肠道微生物群组成。食入纳米塑料组和食入微塑料组的细菌科中，毛螺菌科丰度最高，而食物对照组中最丰富的细菌科是乳杆菌科。 食物NP组（FQ）、食物MP组（FR）、食物对照组（FNC）之间的肠道代谢谱存在差异，食物NP组和食物MP组分别有752个和637个肠道代谢物发生改变。FQ组、FR组和FNC组的血清代谢谱之间食物NP组（FQ）、食物MP组（FR）、食物对照组（FNC）之间也存在差异，食物NP组和食物MP组共有832种和753种血清代谢物发生改变。图2：实验组和对照组肺微生物群的主要成分及多样性指标 食物NP组（FQ）、食物MP组（FR）和食物对照组（FNC）之间的肝脏转录组谱存在某些差异。食物NP组和食物MP组分别有307和262个肝脏差异表达基因（DEGs）发生改变。鼻腔注入纳米微塑料小鼠组（AQ、AR和ANC组）之间的肺部代谢谱存在差异。AQ和AR组分别升高了864和596种肺部代谢物。AQ、AR和ANC组之间的血清代谢谱也存在差异。AQ和AR组分别有503和664种血清代谢物发生改变。在食入纳米微塑料组中，显著上调的基因富集在炎症和氧化应激相关的通路中。而在鼻腔注入纳米微塑料小鼠组中，显著上调的基因则富集在炎症和代谢相关的通路中。

p　　一项研究发现可以通过基于细胞的方法预测化学物质对人的毒性，而不需要开展动物实验。这项研究展示了基于细胞的毒性模型，或有助于开发出代替传统动物实验测量化合物毒性的方法。相关成果近日发表于《自然—通讯》。/pp　　作为由美国政府主导的21世纪毒理学计划的一部分，美国国立卫生研究院的Ruili Huang 和同事测试了超过1万种化学物质，尝试开发出更好的测试诸如农药、工业化学品、食品添加剂和药品等化合物毒性的方法。他们测试了化学物质在15种不同浓度下和30个靶点(包括人体细胞核受体或者细胞通路)的反应活性，由此获得了超过5000万条数据。他们将数据和化学结构结合起来，创造了一些毒性模型，这些模型可以用于预测化学物质对动物或者人的影响。/pp　　当把这些结果与从动物试验中获得的、或已知从人身上获得的接触毒性物质的数据进行比较后，研究人员发现，相关模型既能预测对人的毒性，也能预测对动物的毒性。虽然这些结论需要用额外的细胞通路和靶点进行更多的试验，但研究人员提出，基于细胞的方法能用于毒理试验，而且能帮助优先选择出用于毒理试验的化合物。/p

modern water microtox 生物毒性检测技术具有快速、简单、廉价等优点，已成为毒性测试领域研究的热点。在环境污染事件监测、饮用水安全保护和应急响应等领域的已成为常规应用，并已成为多个国家认可的官方标准，microtox 技术在废水出水毒性检测和钻井液检测领域也有着广泛的应用。哥德堡大学与瑞典环境科学研究院团队为了调查在瑞典水域航行的大型客轮渡轮的舱底水对海洋环境的毒性。使用利用海洋细菌（vibrio fischeri）的microtox对处理前后七艘渡轮（a-g）舱底水进行了毒性测试（ss-en-iso 11348-3：2008）。结果表明，将发光细菌暴露于2.5-5%的舱底水稀释液中48小时发光抑制程度最大；在4个舱底水样品中，稀释度为5-10％时，死亡率较显著；ec50处于4.3％至52％的稀释度之间（table 2）。在microtox测试中对海洋细菌的毒性与舱底水样品中的化学成分之间进行了相关性分析（table 3）。表明具有低和中等碳原子的油馏分、pahs和阴离子表面活性剂与毒性强弱的负相关性最强；而金属浓度与毒性之间未观测到有明显相关性；阴离子表面活性剂和油含量与毒性作用相关性较强。相关研究结果《toxicity of treated bilge water: the needfor revised regulatory control》已于近期发表在《marine pollution bulletin》上。 Microtox 技术也广泛应用于废水处理厂的出水毒性检测。在澳大利亚新南威尔士州环保署（nswepa）颁发的环境保护许可中，每个废水出水排放监测点必须定期取样并使用 microtox 技术进行急性毒性分析。与使用其他生物（网纹蚤、仔鱼）的系统相比，使用费氏弧菌的 microtox 技术检测时间更短，结果精确度和灵敏性更高，成本更低，是一种理想的废水整体毒性测试方案。Microtox model 500(M500) 分析仪是一款用于实验室的毒性测试仪，带有温控和自动校准功能，用于急性毒性的分析。microtox m500 采用生物发光检测技术，可对事故或人为导致的饮用水及废水污染紧急事件进行快速毒性检测。目前已有超过2400 台microtox m500行销世界，已确定了microtox m500作为快速毒性检测分析的行业标准的地位。 microtox fx 是一款简单快捷且灵敏度极高的便携式水质检测仪，专门为筛查急性毒性及三磷酸腺苷(atp)而设计。microtox fx 使用生物荧光技术，对饮用水污染及化学品进入水体等造成的紧急事件进行快速毒性检测。microtox fx 是使用 microtox 技术进行毒性测定的便携仪器。

2020年伊始，由新型冠状病毒（2019-nCoV）所引发的肺炎疫情牵动着每一个人的心。随着各个医疗及隔离场所疫情防治工作的逐步展开，在此过程中产生的各种废水及废弃物对环境生态所产生的影响也逐渐受到关注。为了避免污染物对水源地、地表水、地下水和土壤等产生的污染和破坏，1月31日生态环境部印发了《应对新型冠状病毒感染肺炎疫情应急监测方案》，研究部署应对新型冠状病毒感染肺炎疫情应急监测工作，防止疫情次生灾害对生态环境和人民群众造成不良影响。在该应急监测方案中，明确提出加强饮用水水源地水质预警监测，方案中表明在疫情防控期间，在饮用水水源地常规监测的基础上，增加余氯和生物毒性等疫情防控特征指标的监测，控制风险，切实保障人民群众饮水安全。Modern Water 作为先进水质生物毒性监测设备的所有者，所有用的Microtox生物毒性检测技术起源于20世纪60年代，是生物毒性检测行业内的“黄金标准”。这项技术应用生物传感原理（发光细菌法），可对水中广谱污染物质进行快速测定。产品Microtox 系列检测产品包括：MicrotoxLX/Microtox M500 台式毒性仪，适用于实验室；Microtox FX/Delatox 便携式毒性仪，适用于应急监测和小型水厂化验室；Microtox CTM 在线毒性仪，适用于水源地监测，大型水厂进/出水口监测。应用Microtox 系列生物毒性分析仪自2007年进入中国以来，广泛应用于水源地、净水构筑物出水、出厂水的应急监测，在环境监测、供水、疾控和公共卫生管理等领域中发挥了重要作用。2008年北京奥运会，2010年广州亚运会，2010年上海世博会均采用了Microtox毒性检测仪；2008年汶川地震期间，国家环监总站、震区及国内多家检测机构应急小组均配备了Microtox便携毒性仪对震区进行了全面全程的水质毒性监控；美国911事件以后，美国各水司、水厂将Microtox毒性仪大量应用于公共场所、饮用水源、出厂水等的检测。Microtox生物毒性检测技术通过了工业界、研究单位和政府的验证，截至05年已有超过500篇的关于Microtox系统应用和评价的论文。

原标题：“毒奶粉”的毒性与肠道细菌有关　　上海交通大学和美国北卡来罗纳大学格林波洛分校的研究人员对近年来毒奶粉事件中的主角——“三聚氰胺”在哺乳动物体内的毒性进行了系统研究，成果近日发表于《科学》杂志的子刊《科学—转化医学》。美国北卡罗来纳大学的贾伟(Wei Jia)教授(贾伟科学网博客)和上海交通大学的赵爱华(Aihua Zhao)副教授为这篇论文的共同通讯作者。　　三聚氰胺是一种用于制造塑料、涂料、化肥等化工产品的工业原料。由于其含氮量高达66.6%，近年来该化合物被一些不法厂家添加进牛奶用以增加食品的蛋白质测试含量。2007年美国发生猫、狗等动物中毒死亡的事件，经查这些中毒的动物曾经食用了被添加三聚氰胺的宠物食品。在2008年中国“毒奶粉”事件中，中国多个省份数万名婴儿因食用被添加了三聚氰胺的奶粉后出现肾结石和肾功能衰竭。　　由于三聚氰胺被认为在人体中不吸收，难以单独形成结石，迄今其临床毒性机制一直不甚明了。这项研究工作首次发现了2008年中国毒奶粉中的三聚氰胺引发的婴幼儿肾衰竭是和肠道细菌的代谢有着密切关系。一些肠道细菌，尤其是Klebisella属的细菌，具有代谢含氮化合物的活性，能够在肠道中代谢三聚氰胺，转化为三聚氰酸并逐步将其降解。三聚氰胺和三聚氰酸本身毒性极低，但极易互相结合形成晶体，这两类物质进入血液循环后，在肾小管中与尿酸结合形成大分子复合物类的结石，堵塞肾小管，导致肾毒性。　　研究人员在前期研究中发现，由三聚氰胺单一化合物导致的肾毒性大鼠模型的肾脏中有结石形成，同时肠道细菌的代谢产物也发生显著的变化。因此，他们提出了三聚氰胺的毒性和肠道细菌代谢存在相关性的假说，并在实验中发现三聚氰胺的肾毒性在大鼠肠道细菌通过广谱抗生素抑制时出现显著的下降。体外实验进一步证实三聚氰胺可以被实验动物的粪便中培养出的肠道细菌所降解，这些肠道菌利用三聚氰胺作为氮源进行生物降解，通过连续脱氨基作用逐步形成三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸。研究者在种类繁多的肠道细菌中发现Klebsiella属的细菌并验证了其对三聚氰胺转化能力，他们将Klebsiella属细菌定植于大鼠的肠道中，发现三聚氰胺的毒性显著增加，肾脏中的结石数目增多。由此明确肠道细菌尤其是Klebsiella属能转化三聚氰胺生成三聚氰酸，进而产生结晶而具有肾毒性。研究者最后通过肾脏中三聚氰胺、三聚氰酸、尿酸的比例，以及体外重结晶实验，推断出三聚氰胺在肾脏中形成结石的动态过程，即三聚氰胺和三聚氰酸首先结合形成晶核，继而形成三聚氰胺-三聚氰酸-尿酸的共结晶，结石堵塞肾小管导致肾脏中毒。　　人们在日常生活中对饮食、药物的代谢能力和生物反应存在着显著的个体差异，而这些代谢和毒性反应上的个体差异很大程度上可能来自于肠道微生物的差异。相关研究发现，不到1%的婴幼儿在食用含三聚氰胺奶粉后出现三聚氰胺所致的肾毒性和泌尿系统疾病，这样的结果提示这一部分婴幼儿之所以发生中毒现象，是由于他们的肠道含有较高丰度的能够代谢三聚氰胺的细菌如Klebsiella菌的缘故。

■新闻追踪　　被疑有毒的婴儿洗护用品为强生、帮宝适、妙思乐　　本报3月14日A09版转新华社的《美婴儿洗护用品含致癌物》报道，随后被媒体证实被疑有毒的婴儿洗护用品品牌为强生、妙思乐和帮宝适。　　发布检测报告的这家非营利性消费者组织名为“安全化妆品运动”。这家消费者组织对美国市场上常见的48种婴儿卫浴产品进行了检测，包括婴儿浴液、洗发香波、肥皂等，发现其中有23种产品含有少量甲醛，32种含有“1,4-二氧杂环己烷(俗称二恶烷)”，其中有17种产品同时含有这两种物质。报告指出，这些被检测出含有有毒物质的产品涉及强生、妙思乐及帮宝适等知名厂商。　　该消费者组织发言人斯泰茜马尔卡女士说：“检测发现的有毒物质含量确实较低，但问题是我们在许多产品中都发现了这些有毒物质，而其中许多产品我们每天都会使用，这导致我们反复而频繁地暴露在这些低剂量的化学物质中。”她表示：“我们无意引起父母的恐慌，但我们要让父母们知道相关情况。”　　■公司回应　　强生：产品的安全性被曲解　　宝洁：问题产品未进入中国　　针对“安全化妆品运动”发布的检测报告，两家公司随之做了迅速回应。回应均没有否认有毒化学物质的残留，但坚称含量极其微量，产品是安全的。　　强生公司在声明中说，强生的所有产品均符合各项规定，检出的有毒物质含量均在安全范围之内，并称该消费者组织发布的报告对其产品的安全性“做出了错误的描述，与科学界和政府机构一致的看法相违背，也引起了家长们不必要的恐慌”。　　帮宝适的生产商宝洁(中国)公司相关人士称也对记者的提问进行了回应，称公司已经得悉有关帮宝适婴儿用品的检测报告，美国检测的帮宝适产品其甲醛和“1,4-二氧杂环己烷”的含量均在有关标准范围之内，是安全的，消费者无需恐慌。而国内帮宝适产品只有纸尿布和湿巾两种，并没有卫浴产品。其他产品仍然正常销售。　　■相关危害　　甲醛、二恶烷可经皮肤吸收 有致癌作用　　记者随后对甲醛和二恶烷的生理毒性进行求证，发现甲醛和二恶烷早已经是日化业臭名昭著的有毒化学物质，甲醛是基因毒性物质，可以导致基因变异 而二恶烷在人体内有积蓄作用，不断积蓄的结果将最终对人体造成危害。　　词条上讲，甲醛原浆毒物质能与蛋白质结合，吸入高浓度甲醛后，人体会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛。皮肤直接接触甲醛，可引起皮炎、色斑、坏死。经常接触少量甲醛，能引起慢性中毒，出现黏膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎等。甲醛还是基因毒性物质，实验室证实可致癌。　　二恶烷(1,4-二氧杂环己烷)经皮肤可被人体吸收，在体内有蓄积作用，对神经有麻醉和刺激作用。接触大量蒸气可引起眼和上呼吸道刺激，伴有头晕、头痛、嗜睡、恶心、呕吐等。可致肝、皮肤损害，甚至发生尿毒症。是对实验动物有足够证据的化学致癌物。

型号推荐：水质综合毒性测定仪-一款便携式发光菌毒性检测仪器2024实时更新，水质综合毒性测定仪，作为现代水质监测技术的重要组成部分，以其独特的检测方式和广泛的应用领域，为水质分析提供了强有力的支持。本文将从四个方面阐述其对水质分析的帮助。 一、快速准确检测多种污染物 水质综合毒性测定仪能够快速、准确地检测水样中的多种污染物，包括重金属、有机污染物等。通过发光细菌法的应用，该仪器能够实时反映水样中的毒性水平，为水质分析提供及时、可靠的数据支持。 二、评估水质对水生生物的影响 除了检测污染物外，水质综合毒性测定仪还能评估水质对水生生物的影响。通过模拟水生生物在自然环境中的反应，该仪器能够预测水质变化对水生生物种群结构和生态平衡的影响，为水质管理和生态保护提供科学依据。 三、辅助决策与预警 水质综合毒性测定仪的检测结果能够为管理部门提供决策支持。当水质出现异常时，该仪器能够迅速发出预警信号，提醒相关部门及时采取措施，防止水质进一步恶化。同时，通过长期监测和数据分析，该仪器还能为水质改善方案的制定提供重要参考。 四、促进水资源可持续利用 水质综合毒性测定仪的应用有助于实现水资源的可持续利用。通过科学评估水质状况，该仪器能够指导水资源的合理开发和利用，减少污染排放，保护水资源生态环境。同时，它还能为公众提供水质信息，提高公众对水资源保护的意识。 五、仪器特点 1、符合国家标准（GB/T154411995）及国际标准（ISO11348-3）； 2、对超过近3000种以上毒性化合物敏感的生物早期预警系统； 3、样品制备后15分钟内得到结果，快速、可靠、可再现； 4、检测结果和其他传统毒性分析方法高度相关，可应用于应急水体污染检测，帮助用户实时监控排水是否符合当地法规和排放标准； 5、Android智能操作系统，更智能，更具人性化； 6、具有自主研发的生物毒性暗室自动升降检测装置，解决行业内开盖测试受强光影响的难题；同样的菌量，用我们仪器可以节省5倍的耗材成本； 7、便携性PVC工程箱设计，可外出携带现场检测； 8、7英寸超大显示触控屏幕，省去按键繁琐操作，更方便； 9、使用硅光电倍增管，大幅提升检测灵敏度； 10、具有RJ45、WIFI、4G和蓝牙连接传输功能，可实现无线传输至相关监控、监管平台，实现数据的实时性，更符合监管部门的场景需求； 11、仪器内置6000mAH锂电池组，在外部断电或无供电情况下，可支撑连续工作8个小时以上； 12、一条曲线可做20个曲线浓度点，可随意选择曲线点是否参与整条曲线计算，无需手动记录，保证曲线值更精准；（曲线浓度点可定制增加） 综上所述，水质综合毒性测定仪在水质分析中发挥着重要作用。它不仅能够快速准确检测多种污染物，评估水质对水生生物的影响，还能为管理部门提供决策支持和预警服务，促进水资源的可持续利用。随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，相信水质综合毒性测定仪将在未来发挥更加重要的作用。

一、生物毒性与环境监测预警体系　　常规的水质监测给出的结果一般是各项检测指标的浓度，比如《生活饮用水检测方法》中列出的109项检测指标及其限值。但是水体中可能存在的有毒物质远不止这109种，尤其是许多有毒有害的微污染物，如有机氯农药(OCPs)、多环芳烃(PAHs)、全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸铵(PFOA)以及消毒副产物等新型污染物，对人体具有致癌、致畸、致突变等严重危害。常规的理化监测虽然可以对污染物做定性定量的检测，但对水环境质量整体评价和生态影响评估来说，理化监测存在着局限性。此外，当突发性污染事件发生时，在找到污染物前需要快速地评判污染危害性，以尽量减少可能造成的人员危害和经济损失。　　所以，为了快速直观地反映水污染状况、可以直接利用水中的活体生物来判定有毒物质的质量浓度。在污染物指标明确之前，用一种综合的毒性效应指标快速报告毒性的存在及大小，这就是水质生物毒性监测。它也是一种能够及时快速对水体毒性进行预警的方法。　　2020年，新冠疫情突然爆发，生态环境部在1月30日印发《关于做好应对新型冠状病毒感染肺炎疫情生态环境应急监测工作通知》，明确了将饮用水水源地环境质量作为重点进行监控，在原来常规监测指标的基础上，增加余氯和生物毒性等疫情特征指标。　　生物毒性的检测原理为利用有毒物质污染应激下生物体的死亡、行为响应和生理生化改变，通过人工观察存活生物数量，或使用仪器自动测量指示生物的发光强度、呼吸作用、氧含量、酶活性、微生物产电量等指标，来判断水中毒性大小。这种方法使用“毒性”代替“毒物”来反映水质情况，确认对生态和健康的影响，也称为综合毒性。　　总之，采用常规的化学监测，难以对多种化学污染物进行实时监测，预警迟滞，从发生水环境污染事故，到采取有效的处理措施需要耗费大量时间。生物毒性监测和常规化学指标监测相比，优势在于能够对复合污染和未知污染物快速响应，常用于突发性污染事故监测，饮用水安全监测或者在线预警装置中。　二、技术路线及代表仪器　　生物毒性监测使用的指示生物有动物、植物和微生物等。目前我国用于水质毒性监测的指示生物主要有四种：菌类、藻类、蚤类和鱼类。　　路线一：菌指发光菌，是一类在正常生理条件下能发出荧光的微生物。在实际应用中常选用费氏弧菌、鳆发光杆菌和明亮发光杆菌。我国于1995年8月1日实施的《水质急性毒性的测定发光细菌法》(GB/T 15441-1995)中，使用的是明亮发光杆菌T3小种，以氯化汞作为参比毒物，通过生物发光光度计来测量水体的相对发光度，从而表示其急性毒性水平。这种方法简单、快速，可用于多种水环境的监测，是目前生物毒性分析仪中应用最为广泛的方法。但同时，发光细菌法也存在测试稳定性和重复性稍差，进口仪器使用的发光细菌冻干粉价格昂贵等缺点。使用发光细菌法测量生物毒性的监测仪器有聚光科技生产的TOX-2000、美国赛默飞生产的AQ4700水质毒性分析仪、清华大学研制的JQ TOX-online、杭州绿洁生产的GR-8800、英国现代水务生产的Microtox LX、哈希生产的Eclox、山东东润生产的DR-2090 、深圳朗石生产的LumiFOX系列等。　　路线二：藻类是水生生态系统的主要初级生产者，生存状态与水环境的质量密切相关，因此藻类用于水质监测评价也得到广泛的应用。但是藻类作为受试生物存在不少缺陷，例如由于藻类本身有较强的适应性及变异性，对外部环境有较强的忍耐力，因此灵敏性较其他方法偏低。使用藻类作为受试生物测量生物毒性的监测仪器有德国BBE生产的Algae Toximeter 11等。　　路线三：蚤类监测中使用大型蚤(Daphnia magna straus)作为受试生物。大型蚤(也有称 “大型溞”)是一种常见的浮游动物，隶属甲壳纲，枝角亚目。在《水质 物质对蚤类(大型蚤)急性毒性测定方法》(GB/T 13266-1991)中，通过测定物质或废水对蚤的半数抑制浓度或半数致死浓度，来判断物质或废水的毒性程度。以这种原理研发生产的仪器有德国BBE的Daphnia Toximeter 11等。　　路线四：国内用于水质毒性监测的鱼类较多，常见的有鲢鱼、鳙鱼、草鱼、斑马鱼等。我国于1992年8月1日实施的《水质　物质对淡水鱼(斑马鱼)急性毒性测定方法》(GB/T 13267-91)中规定，推荐采用斑马鱼并不排除使用其他鱼种，比如还可以选用青鳉鱼等，但对试验条件需做相应的改变，例如稀释水性质及温度。此标准适用于单一化学物质的毒性测定，或者工业废水的毒性测试。在2019年生态环境部发布的《水质　急性毒性的测定　斑马鱼卵法》(HJ 1069-2019)中，使用斑马鱼卵代替了活鱼，灵敏度更高，可用于地表水、地下水、生活污水和工业废水的急性毒性测定。中国科学院生态环境研究中心以鱼为指示生物研制出BEWs生物毒性监测仪器已在北京密云水库和山东某市水源地安装使用。此外，选用鱼作为受试生物的还有德国BBE生产的Fish Toximeter、新加坡叡克公司研发的鱼类毒性仪等。　　由于各个方法的灵敏度、响应时间、预警范围、适用水体有所差异，因此在实际应用中需根据污染情况来选用合适的单一方法，或者多种方法结合以实现及时、全面、有效的毒性预警监测系统。　三、生物毒性分析仪市场简述　　目前国内市场上的生物毒性监测仪有十几家品牌，同总磷、COD、氨氮检测仪等常规污染物检测仪器相比，生物毒性分析仪属于相对小众的水质监测仪。从市场量占比角度看，其中70%为进口品牌，如赛默飞、BBE、哈希、现代水务等。国产品牌仅占30%，如聚光科技、朗石、绿洁等。　　根据应用场景，水质毒性分析仪可以分为在线式、便携式和实验室型。其中在线式和便携式约各占40%的市场份额，实验室仪器使用的相对较少，约为20%。在污水厂进水监测和饮用水水源地的监测点位多使用在线式水质毒性分析仪，而便携式仪器多用于突发性污染事件时的应急监测，或者定期的水质监测。进口品牌在线式仪器单台价格在50-60万左右，国产价格约为30-50万左右。进口品牌便携式仪器单台价格约30万元，国产约10万元。　　从仪器原理来看，以发光细菌为指示生物研制的生物毒性仪市场占有量最大，约占70%以上。在水库、饮用水水源地等环境水的监测中常选用发光细菌法，而湖泊、河流等水域常使用鱼类作为指示生物。　　由于目前水质毒性数据不属于环境监测考核指标，因此存在认可度不高的问题，这也是该类仪器推广过程中的一大难点。因此，使用该类仪器的单位多用于辅助性、预警性的判断水质质量状况，比如在连云港、重庆、汕头、苏州环境监测中心站等长三角和珠三角地区已投入使用。当涉及环境污染定性定量结论时，仍需出具理化检测结果来判定污染程度和污染类型。　四、未来展望　　突发性环境污染事故不同于一般的环境污染，它具有事发突然、难以预测、危害严重等特点，常规的理化指标监测已经难以满足当前污染物的监控预警要求。应对突发性环境污染事件需要构建好环境安全预警系统，生物毒性预警就是其中关键而有效的一种。　　我国正处于生态环境监测工作转型的阶段，从传统环境监测向现代生态环境监测转变，目标是建成科学、独立、权威、高效的生态环境监测体系。国家近期发布的有关计划中对环境预警系统建设、突发性污染事故防范的重视程度越来越高，生物毒性监测以及环境预警体系建设的重要性已在多个文件中提及。　　比如2020年6月21日生态环境部发布的《生态环境监测规划纲要(2020-2035年)》中指出， 2020-2035年，生态环境监测将在全面深化环境质量和污染源监测的基础上，逐步向生态状况监测和环境风险预警拓展，构建生态环境状况综合评估体系。监测指标也从常规理化指标向有毒有害物质和生物、生态指标拓展，从浓度监测、通量监测向成因机理解析拓展。　　在2020年7月中国仪器仪表行业协会发布的9项团体标准立项中，《水质生物毒性监测仪(电化学分析法)》即为其中之一。生物毒性监测仪的优势在于能够实现已知有毒污染物的低成本快速监测，和在位、在线和实时监测与预警。随着相关政策和标准的推出，可以预见，在接下来的环境监测工作中，生物毒性监测或许会成为重点手段之一。利用生物毒性预警与化学参数监测的优势互补，联合生物-化学监测，可提升扩展在线监测预警功能，形成更为完善的生态环境整体质量监测体系。　　参考文献　　[1]王英才,王树磊,胡文,等.生物综合毒性监测技术与多源生物预警体系[J].人民长江,2017,48(11):21-26.　　[2]生态环境部.生态环境监测规划纲要(2020-2035年)[Z].2020-06-21.　　[3]郑洪领,邹丽.生物监测及其在水环境污染防治中的应用进展研究[J].环境科学与管理,2017,42(4):116-118.　扫二维码加绿仪社为好友 及时了解科学仪器市场深度分析!

毒性蛋白质病(Proteinopathy)通常由细胞内或细胞外沉积大量折叠变异的蛋白质(Misfolded protein)所致。在蛋白合成和成熟过程中的任何一个环节出现问题，如蛋白突变、折叠以及翻译后修饰出现异常都有可能会导致蛋白质病的发生。虽然蛋白质病这个术语对很多人来说还比较陌生，但现已证明其和多种严重的神经性疾病，如阿尔兹海默症、帕金森病和肌萎缩性侧索硬化症(ALS)的发生密切相关。靶向蛋白质病的研究也为屡屡受挫的神经退行性疾病治疗提供了新的曙光[1,2]。高内涵整体解决方案的优异体现在七月的Cell主刊中，研究将目光转至由MUC1基因移码突变导致的肾病(MUC1 kidney disease ,MKD)[3]。与神经性退行性疾病类似，MKD目前尚无有效治疗手段。结合细胞系、小鼠模型、病人组织和日益火热的类器官来源样本，研究证实MUC1突变蛋白(MUC1-fs)会大量聚集在细胞内，并最终激活未折叠蛋白应答(Unfolded protein response UPR)，诱发细胞损伤和毒性。因此，MKD也属于蛋白质病的一种。针对该发病机制，研究实施基于高内涵平台的高通量筛选，并成功获得能特异清除突变MUC1蛋白的小分子药物BRD4780。该研究不仅深入我们对蛋白转运异常发生机制的了解，也为多种毒性蛋白质病提供了新的治疗策略和切入点。在七月的研究热点版块中，Nature Review Drug Discovery专门针对发现进行了解析[4]。该研究也体现了珀金埃尔默高内涵整体解决方案的高效应用。成像平台Opera Phenix配合CellCarrier Ultra系列微孔板主导高内涵筛选的同时，并通过水镜优势参与了基于上述四种样本的所有荧光拍摄和动态追踪分析细胞凋亡进程。针对类器官样本的拍摄，PreciScan功能被用于提速拍摄进程和排除不需要的图像采集和分析。所有的荧光分析由Harmony软件完成，尤其是‘spot’分析功能的应用。a疾病解析通过MKD病人和体外模型等样本，研究使用抗体染色方式分析野生型MUC1和对应突变产物的组织和细胞分布。在不同来源的样本中，值得一提的是基于病人诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells , iPS cells)建立的类器官(Organoid)样本。基于干细胞技术的类器官模型建立和分析也是近年来高内涵的优势应用方向之一[5]。与病人的切片结果一致，野生型MUC1主要分布在类器官的顶膜部位，而突变蛋白则分布在细胞内。进一步研究证明聚集在细胞内的突变MUC1会诱发细胞应激，活化ATF6-UPR通路并最终导致细胞损伤，表明MKD是蛋白质病。基于MKD病人的肾类器官模型染色，图片由Opera Phenix拍摄。红色指示野生型MUC1蛋白；绿色指示突变体MUC1蛋白；蓝色为E-cadherin；黄色为Na/K ATPase标记基底外侧膜。b高内涵筛选为了发现能有效清除突变蛋白的药物，研究针对病人样本建立永生化细胞系，并利用Opera Phenix开展大规模、多指标高内涵筛选。在初筛中，研究关注能清除突变蛋白并无显著细胞毒性的药物，并在此基础上细化筛选药物浓度开展二轮筛选。通过两轮筛选后，研究通过特异性、mRNA水平调控和是否能抑制ER应激药物thapsigargin的细胞毒性三个指标来进一步分析候选药物。高内涵筛选流程图最终，从3713种化合物中，研究成功发现BRD4780满足上述的指标，能有效特异清除突变蛋白的同时不影响MUC1转录水平，并能保护病人模型细胞系不受thapsigargin的应激压力。进一步的实验证明BRD4780能工作于类器官模型和小鼠模型，是非常有潜力的MKD治疗药物。左图：基于细胞系的染色结果，黄色指示野生型MUC1蛋白；绿色指示突变体MUC1蛋白；灰色指示细胞核。右图：对应的统计分析和细胞数变化分析。c机制研究为了解析MUC1突变体亚细胞聚集原理和BRD4780工作机制，研究利用成像技术进行大量共定位研究，并发现病人来源细胞系中MUC1突变体滞留在内质网和高尔基体之间的早期分泌通路中，并与运货受体TMED9有显著的共定位趋势，且这个现象能进一步在多种模型和病人组织中重现。通过动态成像追踪，研究证明BRD4780能将滞留的突变蛋白从早期分泌途径中释放出来，并促进其进入溶酶体降解途径。基于细胞系的亚细胞共定位研究，分析基于Harmony软件的‘spot’ 分析功能。基于细胞系、小鼠模型、病人组织和类器官来源样本的荧光染色分析，红色指示TMED9；绿色指示突变体MUC1蛋白；灰色指示细胞核。* 荧光图片均由Opera phenix 拍摄。非常有意思的是，在病人样本中研究同时也发现TMED9蛋白水平的上升，而BRD4780处理同样能降低TMED9蛋白水平。此外，通过CRISPR技术敲除TMED9能表型模拟BRD4780的处理效果，清除突变蛋白。因此，TMED9参与了MUC1突变体在早期分泌途径的滞留和积累，并可能是BRD4780的直接作用靶点。针对此，研究采取细胞热移位测定法(Cellular thermal shift assay，CETSA)证实细胞内BRD4708和TMED9存在直接相互作用。凭借其能在生理条件下进行细胞水平分析的优势，CETSA成为了内源蛋白-药物相互作用分析技术的生力军，是表性筛选下游药物解析的利器。基于CETSA方法在细胞水平确认BRD4708能直接结合TMED9综合上述的发现，研究向我们阐释了MKD的发病以及BRD4780的作用机制。通过直接结合TMED9，BRD4780将突变的MUC1蛋白从内质网和高尔基体之间的早期分泌通路中释放出来，加速溶酶体对其的清除。令人兴奋的是，在具有很好的药理性质的同时，BRD4780不仅能作用于MKD，还能作用于其他多种膜相关蛋白导致的毒性蛋白质病，如UMOD突变相关的慢性肾病和色素性视网膜炎等，是非常有潜力的候选药物。MKD的发病机制和BRD4780的作用机制图同时，该研究也是高内涵两大应用领域的精华案例。首先是亚细胞水平成像应用，研究中涉及到的大量定位、共定位研究和动态追踪蛋白转运过程都是高内涵的优势应用场景。其次，更为关键的是，该研究也是成像筛选主导的药物发现案例。从疾病模型表型的建立到靶向逆转疾病相关表型的筛选，和最后下游的药物机制研究，都离不开珀金埃尔默高内涵解决方案。高内涵解决方案，伴随着机器学习的逐渐成熟，将成为创新药物研发行业的新鲜血液[6]。参考文献1. Ganguly G, et al.Proteinopathy, oxidative stress and mitochondrial dysfunction: cross talk in Alzheimer' s disease and Parkinson' s disease. Drug Des Devel Ther. 2017 Mar 16 11:797-810.2. Scotter EL, et al.TDP-43 Proteinopathy and ALS: Insights into Disease Mechanisms and Therapeutic Targets. Neurotherapeutics. 2015 Apr 12(2):352-63. doi: 10.1007/s13311-015-0338-x.3. Dvela-Levitt M, et al.Small Molecule Targets TMED9 and Promotes Lysosomal Degradation to Reverse Proteinopathy. Cell. 2019 Jul 25 178(3):521-535.e23.4. A novel approach to reverse proteinopathies https://www.nature.com/articles/d41573-019-00133-55. Czerniecki SM, et al.High-Throughput ScreeningEnhancesKidneyOrganoid Differentiation from HumanPluripotent Stem Cells and Enables Automated Multidimensional Phenotyping. Cell Stem Cell. 2018 Jun 1 22(6):929-940.e4.6. Machine learning brings cell imaging promises into focus https://www.nature.com/articles/d41573-019-00144-2关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

随着环境检测需求的不断完善以及加强，天尔仪器为了满足不同行业的检测需求，今年研发生产了一款便携式水质毒性检测仪，仪器小巧携带方便，适用于自来水公司、环境监测站、疾控中心、水文站、水研中心、水研所等部门，运用于环境污染、紧急事故、安检、饮用水检测、生物污染、有毒化学物质、有毒有害废弃物、市政排水、工业废水排放检测、雨水检测、海水检测、钻井液和泥浆检测、工艺水检测、医疗制药产品检测、食品包装检测、个护用品和家用化学品检测、沉积物检测、雨水径流检测、固体样品检测、食品加工水检测等领域中水质毒性快速检测.天尔TE-790 水质生物毒性测定仪依据GB/T15441-1995《水质急性毒性测定发光细菌法》和ISO-11348-3《发光细菌 急性毒性的测定 费氏弧冻干粉法》检测原理设计，根据发光细菌在新陈代谢时发光强度的变化进行定性和定量检测，采用安卓智能操作系统，可视化模块设计，搭载高清彩色液晶大屏，触控式界面设计，操作简单便捷. 可在现场快速的对水质的污染情况进行检测.天尔便携式水质毒性测定仪01. 5寸高清彩色大屏，引导式界面设计，操作简单便捷；02. 运用安卓智能操作系统，可视化模块设计；03. 样品制备后可快速得到测量结果，数据准确可靠；04. 运用硅光电倍增管，可提高灵敏度，性能稳定；05. 具有电池欠压提醒和充电状态提醒功能；06. 内置大容量锂电池，可实现户外流动性作业；07. 一条曲线可做1-20个曲线浓度点，根据用户需求自由选择，保证曲线值更准确；（曲线浓度点可自由输入）08. 存储空间8GB（可扩展），存储数据大于1000万组；09. 配置USB Type-C 双面充电接口，支持充电，也可实现数据传输；10. 标配蓝牙热敏打印机，检测完成可实时打印检测报告；11. 历史数据可实时查询，可选择开始结束时间调取往期检测数据.

转自：密理博中国博客作者：郭一峰 当含有有害物质的固体废物在堆放或处置过程中，遇水浸沥，其中的有害物质就会迁移转化，污染环境。浸出实验是对这一自然过程的野外或实验室模拟。在实验中，当浸出的有害物质的量值超过相关法规所提出的阈值时，则该废物就被认为具有浸出毒性。固体废物浸出毒性鉴别是危险废物的判定依据，也是固体废物管理、处置技术开发的重要技术环节。 毒性特征沥滤方法（TCLP）（US EPA方法1311）是美国政府为了执行资源保护和再生法（RCRA）对危险废物和固体废物的管理，该方法使用浸提剂调节固相废物的酸碱度进行翻动提取实验。TCLP方法研发的目的是确定液体、固体和城市垃圾中多项毒性指标的迁移性。中国国家环境总局也将此方法纳入国家标准。（中华人民共和国环境保护行业标准译为浸出毒性浸出方法） TCLP包括对重金属成分和挥发性有害成分的检测。 根据USEPA所规定的1311方法所设计，测定重金属成分时，可以使用Millipore提供的有害废物压力过滤装置。所有与样品有接触的装置表面均采用独特的特氟龙（Teflon）涂层，可以降低样品被污染的风险。在设备的出入口处，都使用卫生的TC接口，以便移动，清洗或者维修。 对于挥发性有害成分，Millipore提供ZHE（零顶空萃取器），活塞是可移动设计，加压时不会引入外界空气，也可避免因挥发性样品损失而导致的实验结果的不准确。在萃取液的输送过程中，为了使用的安全和方便，Millipore提供压力容器输送装置。同时，Millipore提供便于直观观察的透明气密注射器。 作为TCLP的重要设备之一，密理博提供的旋转搅拌器可以按照国家标准做长时间运作，混合均匀，充分萃取，并标配有保护盖，提供最大程度的安全性，并可以同时装入4只ZHE。 固体废弃物经TCLP程序萃取后，萃取液体再使用原子吸收光谱仪（AA）或者ICP，气相色谱仪（GC），液相色谱仪（HPLC）等分析进行检测。 目前TCLP产品被广泛应用在环境监测 （如环监站）、出入境产品预期无风险评估 （出入境检验检疫）、高校科研等领域。 作为一家具有50多年历史的过滤纯化产品的专业供应商，Millipore除了实验室纯水，还提供各种环境分析及监测用的专业产品，包括气溶胶分析监测过滤器，空气放射性颗粒监测，流体污染物分析监测用过滤器，流体污染物分析套件，斑贴测试套件，地下水取样皿等。 联系技术支持：400-889-1988

受伦理和费用影响，使用动物来进行毒理实验变得越来越困难。同时，动物所得到的结果很有可能与实际临床试验有差别，因而给临床试验带来了潜在的风险。于是，科研工作者开始尝试在体外构建三维细胞培养物——类器官。类器官通常具有相应器官的关键特征，以此科研工作者就可以使用它们来进行相应器官的药物毒理学试验，常见的如使用肝脏类器官检测药源性肝损伤（Drug Induced Liver Injury，DILI）。一些较为简单的模型构建事实上已经使用了较长时间，但这些模型缺乏长效性（Longevity）和组织复杂度（Tissue-level Complexity），得出的结论往往不具有充分的可靠性。 在此背景下，Deborah G. Nguyen等人使用病人来源的肝脏细胞和非薄壁细胞以3D打印的形式构建了无支架类器官。相较于传统的偏二维模型或简单三维模型，该类器官在4周后仍然能够维持一定程度的ATP、白蛋白甚至是药物介导的活性细胞色素P450s酶。为评估该类器官的功能性，作者选用曲伐沙星——一种因肝毒性较强而无法用标准临床前模型评估肝毒性的药物——与无明显肝毒性药物左氧氟沙星进行对比。发现曲伐沙星在临床浓度下（≤4 μM）的肝脏毒性与浓度呈显著性正比关系。图1 置于24孔板中的肝脏类器官此外，尽管有很多相关的文献，但对于准备进入这一领域的科学工作者而言，面对各种各样的细胞模型、种类繁多的模型构建方法，可能会耗费许多时间理清头绪。面对这种情况，Xihui等人在综述Three-dimensional liver models: state of the art and their application for hepatotoxicity evaluation一文中，详细阐述了构建体外三维肝脏模型的相关内容。分为模型建立方法、细胞种类、在药源性肝损伤（DILI）中的重要性及相关商业化情况，主要内容如下： l 模型构建：根据辅助材料的使用与否分为有支架（主要为水凝胶、琼脂糖等遇水形成一定支撑力的材料，其中便提到在regenHU技术和产品的推动下，利用细胞外基质（extracellular matrix，ECM）作为支架材料进行肝脏3D打印成为了非常重要的模型构建方法）和无支架模型两种，分别介绍了建立方法和优缺点。 l 细胞种类：原代人类肝脏细胞（Primary Human hepatocytes）、干细胞分化的类肝脏细胞（stem cell derived hepatocyte like cells）、永生化肝细胞系（immortalized hepatic cell lines）等三种不同类型的肝脏细胞。 l 肝毒性研究应用：肝毒性主要有两个来源——药物本身或经由药物代谢产生的产物。因而在本章节对直接毒性和慢性毒性均进行了介绍。同时，作者也总结了纳米药物的肝脏毒性。 l 商业化情况：因生物3D打印的速率尚不足以满足批量生产，因而作者认为该项应用仍以定制为主。通过使用病人来源的细胞，科研工作者可构建类器官进行个性化药物筛选和个体化药效评价，随着商业医疗的逐步完善，这一市场将极具发展前景。 该综述全面的内容为正要和即将进行类似实验的科研工作者提供了便利。但正如作者所言，类器官仍在多个国家遭受不同程度的文化、法规障碍，在努力争取科研许可的同时，也应牢记科学底线，为社会带来正能量。 参考文献：[1] Zhang X, Jiang T, Chen D, et al. Three-dimensional liver models: state of the art and their application for hepatotoxicity evaluation[J]. Critical Reviews in Toxicology, 2020(11):1-31.[2] Nguyen D G, Funk J, Robbins J B, et al. Bioprinted 3D Primary Liver Tissues Allow Assessment of Organ-Level Response to Clinical Drug Induced Toxicity In Vitro[J]. Plos One, 2016, 11(7):e0158674.目前，regenHU产品可经由我司购买。regenHU生物3D打印机具有高精度、高稳定性、打印方式广泛、应用面广等特点，欢迎大家咨询！联系电话021-37827858 或 13818273779（微信同号）。点击以下链接，查看往期回顾生物3D器官打印——人工角膜生物3D器官打印——肠道体外模型生物3D器官打印——喉部软骨

●农业专家：毒性比味精还小 ●食品专家：滥用会危害健康　　最近催熟剂、膨大剂、催红剂、增甜剂等植物生长调节剂被推向风口浪尖，这些调节剂被媒体冠名为"植物激素"之后，引起了消费者的不少担忧。　　究竟"植物激素"危害大不大?应该禁止还是推广?针对这些消费者关心的问题，记者昨天采访了有关专家和官员。记者了解到，目前，植物生长调节剂在国内已被广泛应用于多种农作物。农业专家表示，植物生长剂属于农药范畴，基本都属于低毒和微毒农药，大部分毒性比味精和盐还小，是一种农业增产、增效的重要技术措施，并且是安全的。　　不过一些食品专家也担忧，瓜农果农菜农为了高额利润，存在滥用植物激素，随意提高浓度，随意更改施用时间等现象，会给人类健康带来很大的风险。　　植物生长剂已被广泛使用于多种农作物　　"我们认为，最近的一些报道对消费者有误导作用。"昨天，广东省农业厅植保总站研究员江腾辉开门见山地对记者说，最近一些媒体把植物生长剂讲得太过恐怖。　　"事实上，植物生长剂归属农药管理，并且属于低毒和微毒农药。"江腾辉说，前几天，省农业厅植保总站邀请华南农业大学、省农科院部分专家，专门召开会议研究植物生长调节剂的问题，与会专家一致认为，包括催熟剂和膨大剂在内的植物生长调节剂作为农作物生产中一项重要的技术措施，在农业增产、增效中发挥了重要作用。应加强对植物生长调节剂使用技术的宣传普及，指导农业生产者科学合理使用，引导社会公众科学看待，避免因一些不实信息或虚假消息误导消费者，切实维护公众的健康安全和广大农民的利益。　　"作为一项农业增产、增效的重要技术措施，植物生长剂已被广泛使用于多种农作物，技术也已经比较成熟。"江腾辉说"广东每年使用植物生长调节剂约220吨，大概占全国使用量的3%多一点。"江腾辉说。　　"植物生长剂跟化肥以及其他的农药本质是一样的，而且它还是低毒、微毒的。"江腾辉说。　　农业专家毒性比味精和盐还小　　"绝大部分的植物生长调节剂毒性比味精和盐还小。"华南农业大学资环学院徐汉虹教授说。　　徐汉虹说，首先，作为一种农药，我国的农药管理制度还是比较严的。凡是在我国境内生产、销售和使用的植物生长调节剂，都必须进行农药登记。在申办农药登记时，必须进行药效、毒理、残留和环境影响等多项使用效果和安全性试验，经国家农药登记评审委员会评审通过后，才允许登记。　　"如果植物生长剂是一种危害很大的农药的话，国家为什么还要允许它的存在和使用?"徐汉虹说，与杀虫剂、除草剂等其他的农药相比，植物生长调节剂的毒性要小得多。　　"另一方面，在一些农作物中，植物生长调节剂的使用是必须的。例如香蕉便是这样。"徐汉虹说，在香蕉等一些水果中，使用"乙烯利"几乎是惯例，如果不这样，就得等到香蕉自熟以后再采摘，那么香蕉往往会在运输的过程中便烂掉。　　食品专家过量激素聚集人体会危害健康　　"植物激素添加剂真的无害吗?"中国人民大学农业与农村发展学院教授郑风田，一位研究食品安全问题的专家，昨天对记者表示，对这个问题的判定应该看看医学专家们的意见，毕竟那些用了膨大剂的西瓜最终还是要被人吃掉的。那些搞植物激素的专家们应该不会做人体健康试验的，因为这是医学专家们的领地。　　"我接触的不少医学专家都认为：反季节蔬菜和水果大部分都是激素催成的，短期内影响不大，但长期食用会对人体产生副作用。"郑风田说，一份报告称，土耳其伊斯坦布尔大学生物系植物学教授因萨尔警告说，果菜中含有的过量激素，聚集在人体内对健康非常有害。　　"瓜农果农菜农为了高额利润，存在滥用植物激素，随意提高浓度，随意更改施用时间等现象，会给人类健康带来很大的风险。"郑风田担忧地说。　　"其实许多生长剂都不应该去使用，乙烯利等催熟剂必须要去禁止。"郑风田表示。他甚至"教大家一招":在瓜果市场，形状异常，外观色泽太美丽，味道差而平淡，一般都是被催熟剂、膨大剂搞出来的，要尽量少买少吃!　　不过对于郑风田的观点，徐汉虹提出了不同的看法。他认为，以一种物质的化学成分来分析它的危害是片面的，科学的态度是，要考虑它的含量问题"植物生长调节剂一般在作物上使用剂量极低，不会对农产品(16.80,0.05,0.30%)质量安全造成危害。"徐汉虹说，作为一种激素，植物生长调节剂很低的含量就可以发挥作用，一般都是几千分之一，甚至上万分之一。"而且植物生长调节剂超剂量使用或使用剂量不够，不但难以达到理想的调控作物生长效果，甚至会影响农作物的正常生长，造成减产减收。"　　关键是加强激素残留监测　　"植物生长调节剂作为一种低毒或微毒的农药，已有38个经过国家批准登记，它们的安全性都是经过严格的试验的。"广东省农业厅植保总站研究员江腾辉呼吁，各界不要妖魔化植物生长调节剂。　　"关键还是要加强监督和管理。"业内人士表示，目前，美国、加拿大、日本等发达国家都对植物生长调节剂制订了严格的农药残留标准。我国今后应加快制订和完善相关标准，加强农产品中农药的残留监测，切实保障农产品质量安全。

背景介绍 药物性肝损伤（DILI）会影响肝脏代谢和解毒能力，但其根本机制仍有很多未知。为了准确和可再现地预测人的DILI，非常需要体外肝脏模型来替代昂贵和低通量的2D细胞培养系统、动物研究和芯片实验室模型。我们提出了一种新的“droplet in droplet”（DID）生物打印方法，该方法可以产生用于肝毒性研究的生理相关肝脏模型。这些模型，或称微型肝脏，是用BIO X微滴打印包裹在ⅰ型胶原中的肝(HepG2和LX2 肝星状细胞)和非肝(HUVEC 人脐静脉血管内皮细胞)细胞制成的。培养7天后，将微型肝脏暴露于急性和高剂量的对乙酰氨基酚或氟他胺，然后评估细胞活力、白蛋白分泌、丙氨酸氨基转移酶（ALT）活性和脂质积累的变化。微型肝脏ALT活性增加，白蛋白和脂质生成减少，表面这两种药物均有细胞毒性反应。这项研究的结果进一步验证了3D生物打印是一种可行的、可用于模拟肝组织和筛选特异性药物反应的中到高通量的解决方案。 材料和方法 细胞准备根据建议的方案培养两种肝细胞（HepG2和LX2）和一种非肝细胞（HUVEC）细胞系，并每3-4天传代一次。HepG2在含有谷氨酰胺的MEMα中生长，并补充1%丙酮酸钠(Gibco，Cat#11360070)和1%MEM非必需氨基酸溶液(Gibco，Cat-#11140050)。LX2细胞在IMDM(Gibco，Cat#12440053)中生长，HUVEC在EGM-2生长培养基(Lonza，Cat#CC-3156)中培养，并添加单体补充剂(Lonza，Cat#CC-4176)。所有培养基均添加10%的FBS(Gibco，16000044类)和1%的青霉素链霉素(Gibco，参考文献1509-70-063)。.生物墨水的制备和DID生物打印中和并制备3mg/mL浓度的Coll I bioink(CELLINK，SKU#IK4000002001)用于生物打印。以1:1:2（LX2:HUVEC:HepG2）的比例将5x106个细胞/毫升装入冷冻墨盒。在未经处理的96孔板(Thermo Fisher Scientific)中，使用BIO X(CELLINK，SKU#0000000 2222)上的液滴打印功能对微型肝脏进行生物打印。使用设置为8°C的温控打印头(TCPH，SKU#0000000 20346)将胶原液滴分配到设置为8°C–10°C的冷却打印床上。在第一轮液滴打印后，样品在37°C下培养3分钟，然后返回BIO X，使用相同参数进行第二轮液滴打印。在37°C条件下，将得到的封装液滴热交联20分钟，并为每个孔提供200微升混合培养基（25%IMDM+25%DMEM+50%MEM）。培养液每2-3天更新一次。药物处理和分析培养7天后，用不同浓度的APAP[0.1,0.5,1,5,10,25,50 mM]（Abcam）或FLU[10,25,50,75,100,150,200µM]（Selleckchem）处理微型肝脏72小时。采用比色溴甲酚绿（BCG）测定法（Sigma-Aldrich）、ALT活性测定法（BioVision）和活/死染色试剂盒（Invitrogen）分别检测白蛋白产生、肝损伤和细胞活力。所有分析均按照制造商的说明进行。 结论 胶原I中的细胞生长和球体形成胶原I中的细胞生长和球体形成在这项研究中，我们评估了Coll I bioink中的细胞生长、球体形成和迁移模式。到第2天，HepG2和LX2已紧密组装成小簇，HUVEC已拉长，形成同心网络（图1）。使用胶原蛋白作为支架可以在整个培养过程中进行细胞重组、球体极化和细胞增殖（数据未显示）。此外，根据图1，很明显，细胞在整个培养过程中渗透DILI模型，并可能在内部和外部液滴层之间迁移。生物打印微型肝脏的药物治疗和细胞毒性第10天的毒性评估结果表明，生物打印微型肝脏对APAP（图2A）和FLU（图2B）具有细胞毒性和剂量依赖性反应。这种肝功能下降表现为白蛋白分泌和脂质生成减少，ALT活性上调。同样明显的是，基于ALT活性的增加，两种药物的毒性剂量都会对细胞活力产生破坏性影响。后者在图3中尤为明显，其中活/死图像表明，在较高浓度的APAP或流感病毒下，细胞活力显著降低。药物治疗的动态细胞内反应研究了APAP和FLU如何调节细胞内脂肪含量。肝组织的ORO染色通常用于识别脂肪酸或药物引起的不同阶段纤维化或脂肪变性（Pingitore，2019）。在我们的研究中，经处理的微型肝脏的ORO染色显示，在高剂量药物处理的样本中，脂肪积累最小，而在未经处理或低剂量药物治疗的样本中，脂肪积累显著（图4A）。一种解释是APAP和FLU与脂质过氧化有关，其中毒性药物水平引起的氧化应激可能引发脂质降解和膜损伤（Behrends，2019）。图4B中未处理样品的详细观察提供了液滴模型中液滴的横截面图。这张图片显示了大量细胞向液滴外壳迁移并产生脂肪，可能表明存在营养和氧气梯度，并验证了细胞重组模式和胶原内的球体极化。▶ 作为2D细胞培养系统、动物研究和芯片实验室原型的可靠替代品，BIO X可作为中高通量工具，用于制作功能性3D生物打印肝脏模型，实现药物筛选和分析，并减轻药物消耗的成本。▶ CELLINK Coll I作为DID模型的支架，为模型提供了一个稳定、可调和高度相容的环境，且具有丰富的肝细胞重排和球体形成的结合位点。▶ 基于脂质过氧化、白蛋白分泌减少和ALT活性上调的证据，我们的研究结果表明，DID微型肝脏具有功能性，并且对APAP和FLU具有剂量依赖性和细胞毒性反应。▶ DID模型允许组织层之间的细胞间相互作用，并为研究不同硬度层之间的迁移模式提供了独特的机会。未来的毒性研究可以采用该模型复制纤维化的各个阶段，或研究药物治疗后肝脏组织的再生能力。参考文献：1.Behrends, V., Giskeødegård, G. F., Bravo-Santano, N., Letek, M., & Keun, H. C. Acetaminophen cytotoxicity in HepG2 cells isassociated with a decoupling of glycolysis from the TCA cycle, loss of NADPH production, and suppression of anabolism. Archivesof Toxicology. 2019 93(2): 341–353. DOI: 10.1007/s00204-018-2371-0.2.Chen, M., Suzuki, A., Borlak, J., Andrade, R. J., & Lucena, M. I. Drug-induced liver injury: Interactions between drug properties andhost factors. Journal of Hepatology. 2015 63: 503–514. DOI: 10.1016/j.jhep.2015.04.016.3.Pingitore, P., Sasidharan, K., Ekstrand, M., Prill, S., Lindén, D., & Romeo, S. Human multilineage 3D spheroids as a model of liversteatosis and fibrosis. International Journal of Molecular Sciences. 2019 20(7): 1629.

TX1315 便携式生物毒性分析仪在环监站的应用哈希公司 污染物之间的毒性效应往往具有加和、协同、拮抗等作用，常规理化参数监测项目单一，难以评估。通过生物综合毒性检测能监测未被检测的污染物的潜在的毒性效应，可以有效反应污染物对人体健康、环境生态系统的综合影响。因此，在供水安全、预警突发环境污染事件场景和公共卫生事件中，生物毒性在水质安全保卫中发挥着重要的作用。急性毒性检测根据选取受试生物不同，分为鱼类急性毒性测试法、浮游生物急性毒性测试法和微生物急性毒性测试法。前 2 种方法工作量大，测试时间长，不适于大批量水样的快速检测，发光细菌法因其检测速度快、自动化程度高、人为错误少等优点得到广泛应用。早在 20世纪 70 年代末，国外科学家就已从海鱼体表分离出了发光细菌用于检测水体的生物毒性，90年代德国与欧盟均颁布了应用发光细菌检测水质急性毒性的标准方法，而我国于 1995 年颁布实施了《水质 急性毒性的测定 发光细菌法》（GB/T15441-1995），现该法已成为我国水质急性毒性快速检测的主要方法。通过建立污染水体作用剂量与毒性效应之间的关系，可以将损害程度量化，直观地反映污染水体对生物种群的影响，提供环境污染预警，更好地指导环境污染防治。因而水质急性毒性检测已经逐步成为评价水质污染地重要手段之一。浙江省某环监站担任着省内环境安全和保证供水系统安全的重任，需要对水质综合毒性指标能进行快速检测的能力，经过与国家标准方法的对比，认为 TX1315 便携式生物毒性分析仪可以胜任毒性检测的需求，并且可以针对突发事故进行现场检测。1) 复苏菌a. 1mL 冷的 2.5% NaCl 加入到冻干粉中；b. 冰箱中复苏 30 分钟。2) 配置测试样品a. Hg 标液 1000mg/L 稀释到 20mg/L；b. Hg 标液 20mg/L 稀释到 2mg/L；c. Hg 标液 2mg/L 稀释到测试用不同梯度浓度。3) 测试a. 加样：2mL Hg 标液/2mL 3% NaCl+ 10ul 发光菌液；b. 反应 15 分钟；c. 每个浓度三个平行样，每个测试管配一个参考管。根据《水质 急性毒性的测定 发光细菌法》（GB/T15441-1995）标准要求，使用明亮发光杆菌作为受试菌种，检测汞的不同当量浓度标准液的 RLU 值和相对发光度，结果如下图所示。发光细菌法测定水质急性毒性可选用参比毒物来表征，也可选用抑制率来表示。我国国标中采用氯化汞作为参比毒物，在检测样品的同时，制作一系列浓度的氯化汞与发光强度关系曲线。以样品的相对发光强度从标准曲线上查得相应的氯化汞浓度，则该样品的毒性即相当于该浓度氯化汞的毒性。发光细菌发能较好的反映水质的综合毒性，但是不能获得具体某一类型毒性物质的毒性信息。