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奈米黏土的毒性檢測
閱讀時間約 5 分鐘
在前面的文章中，我們看到奈米黏土藉由它的吸附能力可以吸附黴菌毒素、抗菌和抗病毒，因而使動物生長表現上有所改善、降低動物死亡率。不過，我們仍需要擔心：「奈米黏土本身的吸附力，是否會傷害到細胞？」，畢竟細胞膜也是帶電的，我們不能保證保證黏土不會吸在細胞上、引發免疫反應、造成細胞死亡。因此，做為一個有潛力的抗菌材料，我們需要確保奈米黏土能夠在劑量內是安全的，那麼接下來，就讓我們介紹2個相關的檢測，也讓大家對於藥物毒性檢測有一定的概念吧！
首先研究發現許多奈米材料例如奈米碳管、二氧化鈦、氧化鐵或氧化鋅等，都會促進動物細胞產生發炎物質，形成發炎反應。之前我們介紹過的NADPH氧化酶在此時會活化，產生大量的活性氧物質(reactive oxygen species)，這種物質會到處搶別人的電子，所以會破懷體內其他生化反應，使細胞死亡。雖然過去我們發現奈米黏土可做為黴菌毒素吸附劑、抗菌劑、促進動物生長，甚至可做為藥物的運輸工具，在無數次實驗都認為是安全的，但是它畢竟是外來物，免疫系統不可能沒發現到它，加上製成奈米型態，大幅增加反應面積，因此做為一個有潛力的添加劑，奈米黏土到底會不會傷害細胞，是一個值得探討的議題。
體外細胞試驗
首先讓我們先了解在無其他因素下，黏土對細胞的直接影響如何？實驗中，我們在體外培養皿上培養細胞，觀察不同濃度的奈米黏土（62.5、125、250、500 和 1000 μg/mL）對細胞的作用，本此所用的細胞是中國倉鼠卵巢細胞 (Chinese Hamster Ovary cells, CHO cells)，會做細胞存活分析，它是以MTT來做檢測 (可測細胞存活率，詳情請看補充)；另外也會做LDH 測定 (也可觀測細胞存活率，詳情請看補充)，來觀測黏土的毒性，重複驗證實驗結果。
結果發現在細胞存活分析中，500 和 1000 μg/mL在接觸奈米黏土12小後才有發現細胞數的減少，而其他組則是24小時後細胞數才降低。而在LDH 測定則是隨著濃度的增加逐步提高細胞死亡率，但死亡率遠低於其他奈米無機物材料。所以可見它具有細胞毒性但毒性較弱。
雄性和雌性大鼠的十四天口服毒性研究
在講之前先介紹半致死劑量（Median Lethal Dose 50％，LD50），指的是給實驗動物一定劑量（mg/kg）的化學物質觀察14 天， 能造成半數（50 %）動物死亡的劑量即為半致死劑量，藉此我們可衡量此物質對生物的毒性。而若是氣體或液體則以半致死「濃度」(Lethal Concentration 50%， LC50)檢測。
在「體外」細胞試驗中，我們驗證了奈米黏土的毒性遠低於其他材料，算是通過了檢測，不過在「活體內」時也能確保其毒性不會過高嗎？
本實驗會以雄性和雌性Sprague-Dawley大鼠，每天餵食含有不同濃度奈米黏土的飼料，分別是低劑量（1500mg/kg）、中劑量（3000mg/kg）和高劑量（5700mg/kg）組，從死亡率來衡量奈米黏土的半致死劑量，並檢測體重與採食量有無變化。而14天後，各組大鼠皆無死亡且體重與採食量與對照組無顯著差異。
所以總結來說，奈米黏土不但毒性不高，且作為飼料添加劑也算安全，需要更高的劑量才有可能致死，確實是個相當有潛力的材料。
補充
- MTT檢測簡介：
一種常被使用，用來測細胞存活率的方法，MTT (3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) 溶在水中會形成黃色溶液，進入細胞跟粒線體的琥珀酸脫氫酶 (succinate dehydrogenase) 作用，經過細胞代謝產生深紫色結晶，而若細胞死亡琥珀酸脫氫酶會被破壞，所以可以藉此恆量細胞的生理代謝能力和細胞的存活數。紫色愈深表示愈多細胞存活。 - LDH檢測簡介：
LDH (Lactate dehydrogenase) 是乳酸脫氫酶，存在於細胞體內，若是在體外發現則表示有細胞被破壞，所以檢測到的濃度愈高，表示此物質對細胞的毒性愈高。
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Thema科學咖啡館 感謝您的光臨！
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撰寫/種咖啡的五色鳥
校正/咖啡因成癮的蛾
圖解/想啡的貓
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參考文獻
Li, P. R., Wei, J. C., Chiu, Y. F., Su, H. L., Peng, F. C., & Lin, J. J. (2010). Evaluation on cytotoxicity and genotoxicity of the exfoliated silicate nanoclay. ACS applied materials & interfaces, 2(6), 1608–1613. https://doi.org/10.1021/am1001162
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你知道同理心不是天生的嗎？你知道同理心的神經機制嗎？
同理心(empathy)，和同情心(sympathy)不同，是一項難度更高，更為寶貴的東西。
此主題中，我們並不是要再重新解釋一次empathy和sympathy的不同，畢竟相信大家也早知道了，
我們將會更會更深入地去探討同理心的神經機制，以及其相關研究。
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孟硯老師回饋：哇！這個科普文章也是大開我眼界耶！是我從來沒有閱讀過的科學新知，原來實驗室老鼠的實驗結果，會和真實世界人類的實驗結果有所差異，和他們「從小太乾淨」有關係呀！真的是一個好像應該要聯想到，但一直沒有人說明和做過實驗講過的事情，這對我來說是很大的收穫！
孟硯老師回饋：從你寫的實驗操作流程說明，我覺得這個實驗和起心動念很有趣耶！我看到了研究者最原本是要尋找「吐真劑」，或是一些可以應用在審訊過程的藥物，而一些被視為「有毒的食物」，對人產生的毒物反應，是有可能會有意想不到的可能性的！
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很多東西真的在實務上有一好不一定沒有一壞，很久以前的塑膠、戴奧辛，跟這篇文章的阿斯巴甜，都是為了特定的需求研發出來的，後續卻又衍生新問題，但他們帶來的好處也有不可忽視的重要性，用證據說話，將利弊放在同一個天平上，再做出決策，就是科學呀！
屍毒是一種天然含氮鹼性化合物，稱為生物鹼，來自動植物的腐敗過程，對人體有毒性。有人認為屍毒導致皮膚紅斑、癢感，但也可能是由細菌感染或屍水引發的過敏反應（如蕁麻疹）。另外，有人認為過度使用清潔劑引起濕疹，或宣稱素食主義者誇大生物鹼危害。處理遺體工作者常接觸這些物質，承受高風險，值得尊敬。
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我：「請告訴我關於米酵菌酸的資訊」
造物主：「米酵菌酸是種毒素會破壞人體新陳代謝，讓心跳減慢死亡。」
「物質煮熟後被加熱，接著1、2天後又被使用的話就會有這種毒素」
「必須用另個被破壞的蛋白質來抑制。能讓米酵菌酸無法再增生，濃度不會一直再提升」
「比方優格就是一種被破懷的蛋白
中山醫學大學醫學科技學院院長余豐益教授指出，「米酵菌酸」的毒性極強，即使經過加熱也無法破壞其結構，攝入1至1.5毫克的「米酵菌酸」即有可能導致死亡。這種罕見毒素曾在印尼等地引發致命食物中毒，對人體的肝臟、腎臟和腦部構成嚴重威脅。由於台灣民眾鮮少接觸此類毒素，此次事件更顯得
米酵菌酸是一種在臺灣較少見的粒線體毒素，主要存在於土壤和各種植物中，尤其是玉米和椰子等食品發酵而產生。毒素會抑制人體細胞中的三磷酸腺苷（ATP）功能，導致各種器官損傷。本文介紹了米酵菌酸中毒的症狀和預防方法。
在市集上常聽到「這是什麼黏土？紙黏土嗎？還是加熱會融化的那種土」
我在使用的黏土為「樹脂黏土」
他是一種延展性、柔軟度較高的土，
和我們認識的紙黏土在乾燥後會龜裂的觸感和材質不太相同喔！
很多人也會誤認為是使用軟陶，
但樹脂黏土在乾燥過後不需要像軟陶一樣進入烤箱乾燥，只需要自然風乾即可硬化
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