5-1 奈米氧化鋅微粒的暴露
本研究分別進行Exposure Ι組（30nm，5hrs）、Exposure II組（30nm，
10hrs）、Exposure III組（250nm，10hrs）以及對照組的實驗，四次暴露的各 種操作條件及量測項目如表1。產生微粒的同時以次微米微粒粒徑濃度分佈 自動監測儀（SMPS+CPC）進行微粒粒徑及濃度的監測，但是四次暴露以不 同廠牌的監測儀監測（Exposure Ι組：TSI FMPS；Exposure II組及Exposure III 組：GRIMM SMPS+CPC；對照組：TSI SMPS+CPC），可能在比較上會有所 誤差。所產生的氧化鋅微粒之粒徑及濃度分佈範圍如圖3及圖4，可以看到 Exposure Ι組的中數粒徑（count median diameter, CMD）為34.0 nm（圖3）；
Exposure II組的中數粒徑為24.7 nm；Exposure III組的中數粒徑為214.4 nm
（圖4）；而對照組，因為監測儀器借用須歸還的緣故，因此只監測1.5小時
（從開始暴露算起1.5小時）。
另外，Exposure Ι組所產生的奈米氧化鋅微粒的平均數目濃度約為 5.3×105 #/cm3；Exposure II組所產生的奈米氧化鋅微粒的平均數目濃度約為 4.1×106 #/cm3；Exposure III組所產生的氧化鋅微粒的平均數目濃度約為 7.7×106 #/cm3；而對照組的平均數目濃度約為2.1×105 #/cm3（圖5、圖6、圖7 及圖8）。從圖發現，Exposure Ι組所產生的奈米氧化鋅微粒，微粒粒徑約3小 時後開始趨於穩定（圖9），微粒數目濃度則在約2小時後趨於穩定（圖5）；
Exposure II組所產生的奈米氧化鋅微粒，粒徑及數目濃度約3小時後開始趨於 穩定（圖6、圖10）；Exposure III組所產生的氧化鋅微粒，微粒粒徑約3.5小 時後開始趨於穩定（圖11），微粒數目濃度則在約4小時後趨於穩定（圖7）；
而對照組的微粒粒徑及數目濃度約1小時後開始趨於穩定（圖8、圖12）。
為了更進一步的觀察氧化鋅微粒，我們以鐵氟龍濾紙採樣收集產生的奈 米氧化鋅微粒，送至台大奈米科技中心以高解析熱電子型場發射掃瞄式電子 顯微鏡（JEOL JSM-6500F Field Emission Scanning Electron Microscope, SEM）
觀察微粒的外觀與型態（如圖13），可以觀察到奈米氧化鋅微粒收集在鐵氟 龍濾紙上呈現不規則且似珊瑚的形狀，微粒因為收集在鐵氟龍濾紙上，因此 有聚集的現象產生。
此外，進一步以微粒粒徑濃度監測儀所測得的數目濃度推估實驗動物所 暴露的重量濃度及表面積濃度（表1），可以看到Exposure Ι組的重量濃度約 為6.6 mg/m3，表面積濃度約為8.4×104 μm2/cm3；Exposure II組的重量濃度約 為23.2 mg/m3，表面積濃度約為2.9×105 μm2/cm3；Exposure III組的重量濃度 約為2100 mg/m3，表面積濃度約為9.4×106 μm2/cm3。在吸入劑量方面，Strohl 等人研究指出每100克的SD健康大鼠，每分鐘呼吸的量為28.17±1.37 ml
（Strohl et al., 1997），因此我們以此公式換算得到吸入劑量（數目），Exposure Ι組的吸入劑量為1.3×1010 #，Exposure II組的吸入劑量為1.8×1011 #，Exposure III組的吸入劑量為3.1×1011 #。另外再將吸入劑量以重量及表面積表示，
Exposure Ι組的部分分別為0.16 mg及2.0×109 μm2，Exposure II組的部分分別 為1.02 mg及1.3×1010 μm2，Exposure III組的部分分別為84.58 mg及3.8×1011 μm2（表1）。
5-2 動物實驗
實驗動物的基本特性請見表2。Exposure Ι組、Exposure II組、Exposure III 組及對照組的實驗動物，在週數及體重上，沒有差異。
本實驗以肺泡灌洗液測定肺部發炎及傷害反應。實驗結果顯示，動物 暴露Exposure Ι組的奈米氧化鋅微粒後，肺泡灌洗液中的總細胞數（Total cells）
與對照組比較，有增加的趨勢，但無顯著；暴露Exposure II組的奈米氧化鋅 微粒後，與對照組比較一樣有增加的趨勢，但也無顯著；而暴露Exposure III 組的氧化鋅微粒後，總細胞數則是顯著高於對照組（p＜0.05，表3，圖14）。
另外還將Exposure Ι組與Exposure II組及Exposure II組與Exposure III組兩兩之間 互相比較，並無顯著差異（表3，圖14）。在細胞分類計數中，可觀察到暴露 Exposure Ι組、Exposure II組以及Exposure III組的氧化鋅微粒後，嗜中性球百分 比（Neutrophils）顯著高於對照組（p＜0.05，表3，圖15）；另外，將Exposure Ι組與Exposure II組及Exposure II組與Exposure III組兩兩之間互相比較，發現 Exposure II組的嗜中性球百分比顯著高於Exposure Ι組，也發現Exposure III組的 嗜中性球百分比顯著高於Exposure II組（p＜0.05，表3，圖15）。此外，也觀 察到暴露Exposure Ι組、Exposure II組以及Exposure III組的氧化鋅微粒後，肺泡 灌洗液中的乳酸脫氫酵素（LDH）顯著高於對照組（p＜0.05，表3，圖16）。
至於肺泡灌洗液中的總蛋白質含量（Total protein），僅暴露Exposure III組的 氧化鋅微粒與對照組比較有統計上顯著意義（p＜0.05，表3，圖17）。
另外，本實驗以周邊血液血球及分類計數（CBC/DC）與細胞激素（IL-6 及TNF-α）測定系統性的發炎反應。實驗結果顯示，動物暴露於Exposure Ι組 的奈米氧化鋅微粒後，全血中的白血球數目（WBC）與對照組比較，有增 加的趨勢，但無顯著；而暴露於Exposure II組的奈米氧化鋅微粒後，則是顯 著高於對照組（p＜0.05，表4，圖18）；至於暴露於Exposure III組的氧化鋅微 粒後與對照組比較則是呈現下降的趨勢。動物暴露於Exposure Ι組的奈米氧化 鋅微粒後，全血中的血小板數目（PLT）與對照組比較，則是有下降的趨勢；
但暴露於Exposure II組及Exposure III組的氧化鋅微粒後，則是顯著高於對照組
（p＜0.05，表4，圖19）；另外，將Exposure Ι組與Exposure II組互相比較，發 現Exposure II組的血小板數目顯著高於Exposure Ι組（p＜0.05，表4，圖19）。
至於動物暴露於Exposure Ι組的奈米氧化鋅微粒後，全血中的紅血球數目
（RBC）及血紅素含量（HGB）與對照組比較，則是有下降的趨勢；但暴露
於Exposure II組的奈米氧化鋅微粒後，則是有增加的趨勢，但無顯著；而暴
露於Exposure III組的氧化鋅微粒後，則是顯著高於對照組（p＜0.05，表4，
圖20及圖21）。另外，將Exposure Ι組與Exposure II組互相比較，發現Exposure II 組的紅血球數目及血紅素含量顯著高於Exposure Ι組（p＜0.05，表4，圖20及
圖21）。
此外，細胞激素的部分，實驗結果顯示動物暴露於Exposure Ι組的奈米 氧化鋅微粒後，全清中的IL-6濃度顯著高於對照組（p＜0.05，表4，圖22）；
而暴露Exposure II組的奈米氧化鋅微粒後，IL-6濃度也是顯著高於對照組（p
＜0.05，表4，圖22）；而暴露Exposure III組的奈米氧化鋅微粒後之IL-6指標則 尚未分析。至於血清中的TNF-α濃度，與對照組比較則無差異。
第六章 討論
6-1 奈米產生器以及微粒的產生及暴露
在Exposure Ι組以及Exposure II組兩次實驗，使用不同廠牌的次微米微 粒粒徑濃度分佈自動監測儀（Exposure Ι組：TSI FMPS；Exposure II組：
GRIMM SMPS+CPC），進行微粒粒徑及濃度的監測，這個部分在比較上會 有所誤差（圖5、圖6、圖9及圖10）。從圖可以看到，Exposure Ι組所產生的 奈米氧化鋅微粒，在穩定後粒徑大約為25.5 nm（圖9），穩定後的數目濃度 約為4.8 × 105 #/cm3（圖5）；另外也可以看到，Exposure II組所產生的奈米氧 化鋅微粒，在穩定後粒徑大約為23.0 nm（圖10），穩定後的數目濃度約為4.1
× 106 #/cm3（圖6）。因為在儀器的借用上無法調配，使得兩次實驗用了不同 的監測儀。在不同的實驗，儀器的使用上相同，才能方便於日後的比較，雖 然也可能是每一次產生微粒會些微受到外在因素的干擾而造成誤差，但應該 不至於造成10倍的差異。目前TSI FMPS送回美國原廠維修，因此無法將兩 台監測儀進行比對，另外查詢了過去的文獻，有關這兩台儀器之間的差異很 少被詳細研究，建議在後續的實驗使用相同的監測儀進行監測，以將誤差降 到最低。
另外，由於儀器的限制，啟動後便無法再開啟暴露腔，因此需要在產 生器啟動加熱之前，將老鼠放置於暴露腔內。但是從圖5、圖6、圖7、圖9、
圖10及圖11看到，大約在3-4小時後，才能穩定的產生氧化鋅微粒，因此在 前面的3-4小時，粒徑及濃度還不穩定，這個部分可能會對所引起的發炎反 應造成貢獻，使我們無法確切的瞭解暴露於粒徑約為30 nm以及250 nm的氧 化鋅微粒所引起的毒性效應。因此，需要在產生器與暴露腔之間接上一個混 合腔（mixing chamber），待穩定的產生氧化鋅微粒後，再通入暴露腔中。
暴露腔中氧氣濃度、溫度及濕度的監測對於老鼠是重要的，我們監測了 此我們建立全身性的呼吸暴露模式（whole-body inhalation exposure），雖然 此暴露模式所需耗費的經費、人力、技術都比傳統的氣管灌注方式還要來的 面積濃度（Surface area concentration），未來可以在實驗動物暴露微粒的同 時，進一步加以監測，以下為可供參考的監測方法：
重量濃度：
（1）以濾紙匣承接濾紙接上採樣幫浦收集氧化鋅微粒，分別量測濾紙前、
後重，以得微粒重量濃度。
（2）採用漸縮元件振盪微量天平（Tapered Element Oscillating Microbalance, TEOM）技術的微粒質量濃度連續監測儀，進行重量濃度的監測。
表面積濃度：
使用奈米表面積監測儀（Nanoparticle Surface Area Monitor)進行表面積 濃度監測。
6-2 呼吸暴露奈米氧化鋅微粒所引起之毒性效應
本研究結果顯示動物暴露於Exposure Ι組、Exposure II組以及Exposure III 組的氧化鋅微粒後，肺部發炎反應增加，肺泡灌洗液中的嗜中性球百分比
研究顯示暴露於Exposure III組的氧化鋅微粒比暴露Exposure II組的奈 米氧化鋅微粒更容易造成肺部及系統性的毒性效應。過去的研究指出在相同 有增加的趨勢（Fine et al., 1997）。也有動物實驗發現，以鼻部暴露腔
（nose-only exposure chamber）的方式對天竺鼠及大鼠暴露粒徑為60 nm，濃 度5 mg /m3的氧化鋅微粒3小時，24小時後犧牲，肺泡灌洗液中的總細胞數、
乳酸脫氫酵素（LDH）及蛋白質含量，皆有顯著增加（Gordon et al., 1992）。
這些研究均指出暴露氧化鋅微粒能引起肺部及系統性的發炎反應。
我們的實驗發現，暴露Exposure Ι組、Exposure II組以及Exposure III組的
氧化鋅微粒後，肺泡灌洗液中的乳酸脫氫酵素（LDH）均顯著高於對照組，
而總蛋白質含量（Total protein）與對照組比較有增加趨勢，唯暴露Exposure III組的氧化鋅微粒後顯著高於對照組。一般這兩個指標被用來當作肺部傷害 有發現急性的系統性效應(Beckett et al., 2005)。有關氧化鋅微粒引起系統性 發炎反應-周邊血液血球及分類計數指標的相關文獻很少，無法予以佐證，
因此以其他不同成分的微粒來加以探討。在過去我們實驗室的研究指出，實 驗動物暴露於濃縮懸浮微粒（concentrated ambient particles, CAPs）會引起周
因此以其他不同成分的微粒來加以探討。在過去我們實驗室的研究指出，實 驗動物暴露於濃縮懸浮微粒（concentrated ambient particles, CAPs）會引起周