聚集诱导发光纳米颗粒对小鼠卵巢功能的生殖毒性研究：从卵母细胞成熟障碍到激素调控失衡

《iScience》：The reproductive toxicity of aggregation-induced emission nanoparticles on mouse ovarian function

本研究针对AIEgens在生物医学应用中的生殖毒性空白，通过构建TPA-BT NPs模型系统评估其对小鼠卵巢功能的影响。研究发现高浓度TPA-BT NPs(>20 mg/kg)通过颗粒细胞介导间接抑制卵母细胞成熟，诱发卵巢细胞凋亡并干扰ERα/ERβ和AMH表达。该成果为AIEgens的安全性评价提供了关键数据，对推动其临床转化具有重要警示意义。

　　

随着生物医学成像技术的飞速发展，聚集诱导发光材料（AIEgens）因其优异的光稳定性、高荧光量子产率和良好的生物相容性，在血管成像、肿瘤诊断、图像引导手术等领域展现出巨大应用潜力。然而，这类新型纳米材料在进入临床转化前，其生物安全性尤其是对生殖系统的潜在影响尚未得到系统评估。生殖系统作为物种延续和多样性的基础，其安全性评价至关重要。目前大多数研究聚焦于AIEgens的细胞毒性和主要器官毒性，而生殖毒性研究仍存在显著空白。

在此背景下，深圳大学医学部生物医学工程系徐高霞和徐周锐团队在《iScience》发表了最新研究，首次系统探讨了典型AIEgens材料TPA-BT纳米颗粒（NPs）对小鼠卵巢功能的生殖毒性作用。研究人员通过合成表征具有高固态量子产率（55%）的TPA-BT NPs（粒径59.7±1.5 nm），分别开展体外卵母细胞培养和体内动物实验，从卵母细胞成熟、卵巢组织病理、激素水平等多维度评估其生殖毒性。

研究采用的关键技术方法包括：通过纳米沉淀法制备TPA-BT NPs并进行表征；利用体外卵母细胞-颗粒细胞共培养体系评估NPs摄取和卵母细胞成熟；通过尾静脉注射建立小鼠体内毒性模型；采用TUNEL染色、免疫组化、Western blot等技术分析卵巢细胞凋亡和雌激素受体表达；通过酶联免疫吸附测定（ELISA）检测血清抗缪勒管激素（AMH）和雌二醇水平；实验所用昆明小鼠来自广东医学实验动物中心。

Effect of triphenylamine-benzo[c][1,2,5]thiadiazole nanoparticles on oocyte maturation in vitro

研究发现TPA-BT NPs以浓度依赖方式显著降低卵母细胞体外成熟率。与对照组相比，实验组停滞在生发泡（GV）和生发泡破裂（GVBD）阶段的卵母细胞数量增加，极体（PB）排出率降低。共聚焦显微镜观察显示，TPA-BT NPs特异性地积聚在卵母细胞周围的颗粒细胞中，而无法直接进入卵母细胞，表明其通过影响颗粒细胞功能间接干扰卵母细胞成熟。

Toxicology evaluation of cumulus cells exposed to TPA-BT NPs

活死染色实验证实即使在高浓度（200μg/mL）TPA-BT NPs作用下，颗粒细胞仍保持82%以上的存活率，且未出现明显凋亡。然而，NPs的摄取会破坏颗粒细胞的类固醇生成和激素分泌功能，进而影响卵母细胞的发育成熟。这种功能损害与NPs的浓度呈正相关。

Histopathologic changes in the ovaries organs

体内实验显示，低剂量（<20 mg/kg）TPA-BT NPs未引起明显系统毒性，小鼠体重增长正常，主要器官系数无异常。组织学分析表明卵巢及其他主要器官未见坏死或淋巴细胞浸润。然而，TUNEL染色发现高剂量（>20 mg/kg）NPs可诱导卵巢细胞显著凋亡，Western blot结果进一步验证了凋亡相关蛋白表达变化。

Changes in estrogen receptor expression and hormone levels

免疫组化分析显示，TPA-BT NPs显著降低卵巢组织中雌激素受体ERα和ERβ的表达。血清激素检测发现高剂量NPs组抗缪勒管激素（AMH）水平明显下降，而雌二醇浓度无显著变化。这种激素失调可能干扰卵泡正常发育，导致多囊卵巢综合征（PCOS）等生殖内分泌疾病风险增加。

该研究首次系统揭示了AIEgens纳米材料通过颗粒细胞介导的间接作用机制影响卵母细胞成熟，并明确了高浓度TPA-BT NPs（>20 mg/kg）可通过诱导卵巢细胞凋亡、抑制雌激素受体表达和干扰AMH分泌等多途径损害生殖功能。这些发现为AIEgens的生殖安全性评价提供了重要基准，提示在生物医学应用中需严格控制剂量。研究同时指出当前研究的局限性，如未能评估慢性毒性效应，未来需通过长期观察和重复给药实验进一步完善毒性谱系。该成果不仅为AIEgens的安全性设计提供了关键指导，也为纳米材料的生殖毒性评估建立了可借鉴的方法学框架，对推动纳米生物材料的临床转化具有重要警示意义。