اثرات نوروتوکسیک (سمّیّت عصبی) نانوذرات فلزی و اکسید فلزی و نقش محافظتی ترکیبات زیست‌فعال طبیعی

نانومواد به‌طور فزاینده‌ای در انتقال دارو، تصویربرداری تشخیصی و کاربردهای درمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، استفادهٔ گسترده از آن‌ها نگرانی‌هایی را در مورد سمّیّت عصبی بالقوه، به‌ویژه برای نانوذرات فلزی و اکسید فلزی، ایجاد می‌کند. شواهد فزاینده نشان می‌دهد که این نانوذرات از طریق مکانیسم‌های به‌هم‌پیوسته از جمله تولید بیش از حد گونه‌های فعال اکسیژن، فعال‌سازی مسیرهای التهابی عصبی، اختلال عملکرد میتوکندری و تخریب یکپارچگی سد خونی-مغزی، باعث سمّیّت عصبی می‌شوند. این رویدادهای مولکولی به‌طور جمعی منجر به اختلال سیناپسی، آپوپتوز نورونی و نقایص شناختی و رفتاری پیشرونده می‌شوند که شدت سمّیّت تحت تأثیر دوز، مدت مواجهه و سن قرار دارد. با توجه به اینکه مدل‌های درون‌کشتی اغلب قادر به ثبت تعاملات سیستمیک پیچیده مانند توزیع زیستی نانوذرات، پویایی‌های سد خونی-مغزی و پاسخ‌های عصبی-ایمنی نیستند، این مرور به‌طور ویژه بر مطالعات درون‌جانداری تأکید دارد تا درک فیزیولوژیکی مرتبط‌تری از سمّیّت عصبی ناشی از نانوذرات ارائه دهد. نکتهٔ مهم اینکه، حجم رو به رشدی از شواهد درون‌جانداری نشان می‌دهد که ترکیبات زیست‌فعال طبیعی می‌توانند با هدف‌گیری مسیرهای پاتوژنیک کلیدی از جمله استرس اکسیداتیو، التهاب و اختلال عملکرد میتوکندری، ضمن حفظ یکپارچگی نورونی، این اثرات را کاهش دهند. این یافته‌ها پتانسیل درمانی زیست‌فعال‌های طبیعی را به عنوان عوامل محافظ در برابر سمّیّت عصبی ناشی از نانوذرات و به عنوان گزینه‌هایی برای راهبردهای محافظت عصبی گسترده‌تر برجسته می‌کند. این مرور، مبنای مکانیسمی سمّیّت عصبی نانوذرات فلزی و اکسید فلزی را خلاصه کرده و نقش محافظتی ترکیبات زیست‌فعال طبیعی را با تمرکز بر شواهد حاصل از مدل‌های حیوانی، به‌طور انتقادی ارزیابی می‌کند.

Nanomaterials (NMs) are increasingly utilized in drug delivery, diagnostic imaging, and therapeutic applications. However, their widespread use raises concerns regarding potential neurotoxicity, particularly for metal and metal oxide nanoparticles. Accumulating
evidence indicates that these nanoparticles induce neurotoxicity through interconnected mechanisms, including excessive reactive oxygen species generation, activation of neuroin flammatory pathways, mitochondrial dysfunction, and disruption of blood–brain barrier integrity. These molecular events collectively lead to synaptic impairment, neuronal apoptosis, and progressive cognitive and behavioral deficits, with toxicity severity influenced by dose, exposure duration, and age. Given that in vitro models often fail to capture complex systemic interactions such as nanoparticle biodistribution, blood–brain barrier dynamics, and neuroimmune responses, this review places particular emphasis on in vivo studies to provide a more physiologically relevant understanding of nanoparticle-induced neurotoxi city. Importantly, a growing body of in vivo evidence demonstrates that natural bioactive compounds can mitigate these effects by targeting key pathogenic pathways, including oxidative stress, inflammation, and mitochondrial dysfunction, while preserving neuronal integrity. These findings highlight the therapeutic potential of natural bioactives as protective agents against nanoparticle-induced neurotoxicity and as candidates for broader neuroprotective strategies. This review summarizes the mechanistic basis of metal and metal oxide nanoparticle neurotoxicity and critically evaluates the protective role of natural bioactive compounds, with a focus on evidence derived from animal models.