CdTe量子点及几种常见污染物毒性的微量热研究

摘要

随着苯酚类化合物和纳米材料的广泛应用，它们对生态环境的影响得到广大研究者们的关注。本论文主要研究了常见苯酚类化合物和量子点对四膜虫或大肠杆菌的生物效应，分别采用微量热法、吸光度法、定量构效关系和红外漫反射等手段探讨这些物质对生物作用的机理。论文主要内容如下:
　　 第一章:本章主要对于苯酚类化合物的毒性评估方法进行概述，同时介绍了多种污染物共同作用与生物体的联合毒性评价方法。简单介绍了量子点以及量子点的毒性研究进展。
　　 第二章:微量热法研究了几种苯酚类化合物对四膜虫的毒性，得到了半抑制浓度IC50等热动力学参数。根据半抑制浓度数值可以得出不同苯酚类化合物对四膜虫的毒性作用大小，即邻氨基苯酚＞对硝基苯酚＞对氨基苯酚＞邻硝基苯酚＞间硝基苯酚＞间氨基苯酚＞苯酚。几种取代苯酚化合物的毒性要远远大于苯酚的毒性。同时采用吸光度法测定了不同浓度苯酚类化合物作用下的四膜虫生长曲线，得到的结论与微量法一致，进一步证明微量热法的可靠性。最后，用半抑制浓度IC50的数值（因变量）和分子结构描述符（自变量）进行多元线性逐步回归得到了QSAR模型。
　　 第三章:本章采用微量热法研究了苯酚类化合物与重金属对四膜虫的联合作用。我们保持金属离子浓度不变,当苯酚类化合物的浓度增加时，四膜虫的生长变得缓慢，最大输出功率减小,代谢过程韵四个阶段界限变得模糊，而在高浓度下，苯酚类化合物对四膜虫的抑制达到很大的程度。我们用毒性单位和相加指数两种方法对苯酚类化合物和金属离子的联合毒性作用进行评价，可以得出Cu2+/苯酚、Cu2+/邻硝基苯酚、Cu2+/间硝基苯酚、Cu2+/对硝基苯酚以及Cd2+/间硝基苯酚的联合毒性作用为协同作用。其中，Cd2+/间硝基苯酚的毒性评价为M=1.06，AI=-0.06，其中M只是略大于1，而AI也是略小于0，它们的毒性作用类型是介于协同和拮抗之间。而对于其他混合体系，Cd2+/邻硝基苯酚、Cr2+/邻硝基苯酚、Cr2+/间硝基苯酚以及Cr2+/对硝基苯酚的联合毒性作用类型为拮抗。综上所述，Cu2+与苯酚类化合物的作用类型基本为协同作用，而Cd2+和Cr2+与苯酚类化合物的作用类型基本为拮抗作用。
　　 第四章:本章由微量热法研究了三种不同粒径的CdTe量子点对四膜虫的毒性作用，根据半抑制浓度的数值可以得出它们对四膜虫的毒性大小基本是一样的。荧光显微镜和ATR-FTIR图谱结果表明，四膜虫的形态与细胞膜的状态都发生了较大的变化，并与量子点的浓度成正比例关系。即高浓度下，四膜虫细胞膜受到很大的破坏，这也可能是四膜虫致死的原因之一。
　　 第五章:本章使用微量热法、吸光度法以及ATR-FTIR光谱法研究了不同粒径CdTe/MPA QDs(GQDs、YQDs、RQDs)对大肠杆菌生长过程的抑制作用。从实验结果得出，量子点会影响大肠杆菌的代谢过程。通过比较不同粒径量子点对大肠杆菌作用的半抑制浓度，我们可以看出量子点粒径越小毒性越大。根据镉离子对大肠杆菌毒性的半抑制浓度，得出量子点的毒性要远远大于纯组分镉离子的毒性，因此，这个毒性是来自量子点本身而不是镉离子。这可能与量子点以及他们的副产物可能会进入细胞体内并且对DNA、蛋白质、酶等等产生毒性作用有关。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 化学污染物的联合毒性作用

1．2．1 联合作用的分类

1．2．2 不同化合物的联合毒性作用

1．2．3 联合毒性的评价方法

1．3 定量构效关系(QSAR)

1．3．1 QSAR的结构参数

1．3．2 QSAR的常用建模方法

1．4 量子点的毒性研究概况

1．4．1 量子点简介

1．4．2 量子点的毒性研究

1．5 本论文所使用的主要的方法和实验仪器

1．5．1 热化学和等温微量热法简介

1．5．2 等温微量热仪(Thermometric 3114／3236 TAM Air等温量热仪)

1．5．3 ATR衰减全反射红外光谱

1．5．4 吸光度法概述

1．6 选题思路

第二章 苯酚类化合物对四膜虫的生长代谢作用研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 受试生物

2．2．3 实验仪器

2．2．4 微量热方法

2．2．5 吸光度测试

2．2．6 分子结构描述符

2．2．7 定量构效关系

2．3 实验结果分析与讨论

2．3．1 四膜虫在28℃的生长代谢曲线

2．3．2 生长速率常数(k)

2．3．3 抑制率I和半抑制浓度IC50

2．3．4 吸光度

2．3．5 苯酚类化合物的一元线性回归分析

2．3．6 取代苯酚类化合物的多元线性回归分析

2．4 本章小结

第三章 苯酚类化合物与重金属对四膜虫的联合毒性作用

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 受试生物

3．2．3 实验仪器

3．2．4 微量热方法

3．2．5 吸光度测试

3．3 实验结果分析及讨论

3．3．1 苯酚类化合物与重金属对四膜虫的生长代谢曲线影响

3．3．2 四膜虫生长速率常数k、抑制率I和半抑制浓度IC50

3．3．3 吸光度

3．3．4 本文所采用的联合毒性评价方法

3．4 本章小结

第四章 不同粒径CdTe量子点对四膜虫的毒性研究

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂

4．2．2 受试生物

4．2．3 实验仪器

4．2．4 微量热方法

4．2．5 荧光显微镜成像

4．2．6 ATR-FTIR实验方法

4．3 实验结果分析及讨论

4．3．1 三种粒径CdTe／MPA QDs对四膜虫的生长代谢曲线影响

4．3．2 生长速率常数(k)、抑制率(I)半抑制浓度(IC50)

4．3．3 荧光显微镜成像

4．3．4 ATR-FTIR分析

4．4 本章小结

第五章 不同粒径CdTe QDs对大肠杆菌的毒性研究

5．1 前言

5．2 实验部分

5．2．1 实验试剂

5．2．2 受试生物

5．2．3 实验仪器

5．2．4 微量热方法

5．2．5 吸光度实验

5．2．6 ATR-FTIR实验方法

5．2．7 ICP-AES(电感耦合等离子体原子发射光谱)实验法

5．3 实验结果与讨论

5．3．1 大肠杆菌在37℃时的生长代谢曲线

5．3．2 生长速率常数(k)、抑制率(I)半抑制浓度(IC50)

5．3．3 GQDs的浓度c与生长速率常数k的关系

5．3．4 吸光度

5．3．5 ATR-FTIR分析

5．4 实验机理讨论

5．5 本章总结

第六章 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

附录：研究生期间发表、待发表以及合作的研究论文