| 标准编号 | GB/T 41917-2022 (GB/T41917-2022) | | 中文名称 | 纳米技术 电子自旋共振（ESR）法检测金属氧化物纳米材料产生的活性氧（ROS） | | 英文名称 | Nanotechnologies - Electron spin resonance (ESR) as a method for measuring reactive oxygen species (ROS) generated by metal oxide nanomaterials | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | C04 | | 国际标准分类 | 07.120 | | 字数估计 | 22,269 | | 发布日期 | 2022-10-14 | | 实施日期 | 2023-05-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 41917-2022
Nanotechnologies -- Electron spin resonance (ESR) as a method for measuring reactive oxygen species (ROS) generated by metal oxide nanomaterials
ICS 07.120
CCSC04
中华人民共和国国家标准
纳米技术 电子自旋共振(ESR)
法检测金属氧化物纳米材料
产生的活性氧(ROS)
(ISO/T S18827:2017,IDT)
2022-10-12发布
2023-05-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语、定义和缩略语 1
3.1 术语和定义 1
3.2 缩略语 1
4 原理 2
4.1 概述 2
4.2 自旋捕获方法 2
4.2.1 概述 2
4.2.2 DMPO 2
4.2.3 BMPO 2
4.2.4 TPC 2
4.3 自由基阳性对照 3
4.3.1 芬顿反应[17] 3
4.3.2 次黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶体系[18] 3
4.3.3 孟加拉红光敏作用[19,20] 3
5 试剂 3
6 仪器 4
7 样品制备 4
7.1 测试样品制备(金属氧化物纳米材料悬浮液) 4
7.2 产生羟基自由基的溶液制备 4
7.2.1 FeSO4 溶液 4
7.2.2 H2O2 溶液 4
7.3 产生超氧阴离子的溶液制备 4
7.3.1 磷酸缓冲液 4
7.3.2 次黄嘌呤溶液 4
7.3.3 黄嘌呤氧化酶溶液 5
7.4 产生单线态氧溶液的制备 5
7.5 自旋捕获剂的制备 5
7.5.1 概述 5
7.5.2 DMPO储备液 5
7.5.3 BMPO储备液 5
7.5.4 TPC储备液 5
7.6 测试样品和自旋捕获剂之间的反应 5
7.6.1 概述 5
7.6.2 DMPO的反应 6
7.6.3 BMPO的反应 6
7.6.4 TPC的反应 6
7.7 阳性对照和自旋捕获剂的反应 6
7.7.1 DMPO自由基加合物的形成(DMPO/·OH) 6
7.7.2 BMPO自由基加合物的形成(BMPO/·OOH) 6
7.7.3 TPC自由基加合物的形成(TPC/1O2) 6
7.8 用于自旋计算的标准物质的制备 6
8 影响因素 7
8.1 采样 7
8.2 采样时间 7
9 操作步骤 7
9.1 概述 7
9.2 样品注入 8
9.3 ESR测试 8
10 测试结果举例 13
10.1 DMPO/·OH 13
10.2 BMPO/·OOH 14
10.3 TPC/1O2 14
10.4 TEMPOL 14
参考文献 15
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件等同采用ISO/T S18827:2017《纳米技术 电子自旋共振(ESR)法检测金属氧化物纳米材
料产生的活性氧(ROS)》。文件类型由ISO 的技术规范调整为我国的国家标准。
本文件做了下列最小限度的编辑性改动:
---参考文献重新排序。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国科学院提出。
本文件由全国纳米技术标准化技术委员会(SAC/TC279)归口。
本文件起草单位:国家纳米科学中心、许昌学院。
本文件主要起草人:吴晓春、纪英露、樊慧真、何伟伟。
引 言
近年来,金属和金属氧化物纳米材料在生物医学和工业中的应用急剧增加。然而,大多数人造纳米
材料的细胞毒性和遗传毒性的科学原理尚不完全清楚。活性氧(ROS)的产生是纳米毒性的一个重要
机制。金属氧化物纳米材料的危害效应研究尚处于起步阶段。ROS的产生能力是金属氧化物纳米材
料毒性的主要来源之一。过量的ROS可引起氧化应激,导致细胞不能维持正常的生理氧化还原调节功
能,进而可能导致DNA损伤、细胞信号通路失调、细胞迁移变化、细胞毒性、细胞凋亡和肿瘤的发生。
ROS的产生取决于诸多关键因素,包括尺寸、形状、颗粒表面、表面正电荷、表面官能团、颗粒的溶解性、
纳米金属和纳米金属氧化物释放的金属离子、紫外光激活、团聚、与细胞的作用方式、炎症以及介质的
pH[4]。因此,为了检测并定量金属氧化物纳米材料表面产生的 ROS,本文件提出了电子自旋共振
(ESR)法。
在ROS中,最具生物学相关性且被广泛研究的有羟基自由基(·OH)、超氧阴离子(O2-)、单线态
氧(1O2)和过氧化氢(H2O2)。
然而,在室温下直接检测溶液中的某些自由基(如超氧阴离子和羟基自由基)是非常困难或不可能
的[5]。ESR自旋捕获技术是研究瞬态自由基的一种非常有用的工具[6]。发展于20世纪60年代末的
自旋捕获技术,是利用硝酮或硝基化合物(自旋捕获剂)与目标自由基反应,形成稳定的、可识别的自由
基(自旋加合物),再使用ESR波谱仪检测的一种技术。
自旋加合物可被ESR波谱仪直接检测。自旋加合物的ESR波谱具有特异性,可以提供ROS存在
的指纹特征。
本文件规定了利用ESR检测金属氧化物纳米材料产生的5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物(DMPO)
和羟基自由基的加合物、5-叔丁氧羰基-5-甲基-1-吡咯啉-N-氧化物(BMPO)和超氧阴离子的加合物,以
及2,2,5,5-四甲基-3-吡咯啉-3-氨甲酰胺(TPC)和单线态氧的加合物的方法。本文件提供了一种在非
细胞环境下评估金属氧化物纳米材料产生ROS的方法。该方法可为处在理化性质评估阶段还未进行
细胞毒性测试的纳米材料,提供有价值的ROS介导的细胞毒性预测信息。
纳米技术 电子自旋共振(ESR)
法检测金属氧化物纳米材料
产生的活性氧(ROS)
1 范围
本文件描述了一种利用电子自旋共振(ESR)检测金属氧化物纳米材料在水溶液中产生的活性氧
(ROS)(·OH、O2-和1O2)的方法。
本文件不适用于未使用ROS特异性自旋捕获剂的ESR检测方法。
2 规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3 术语、定义和缩略语
3.1 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
纳米材料 nanomaterial
任一外部维度、内部或表面结构处于纳米尺度的材料。
注1:本通用术语包括纳米物体和纳米结构材料。
注2:见ISO/T S80004-1:2015,2.8-2.10。
[来源:ISO/T S80004-1:2015,2.4]
3.1.2
试验样品 testsample
用于生物学试验、化学试验或评价的材料、器械、器械的一部分、组件、浸提液或其中一部分。
[来源:GB/T 16886.5-2017,3.5]
3.1.3
零基线对照 zerobaselinecontrol
相当于未检测到自由基时的阳性对照。
注:例如,芬顿反应阳性对照的零基线对照为不含铁的 H2O2 和DMPO的混合溶液;次黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶(HX-
XO)体系为不含 HX-XO的次黄嘌呤和......
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