纳米银颗粒的迁移、转化及微生物毒性作用的研究

摘要

纳米银颗粒尺寸介于1-100 nm之间具有特殊的力学、光学、电学及催化性能，因此被广泛应用于生活用品及医疗用品中。释放到自然环境中的纳米银颗粒会经历一系列的迁移转化作用，从而影响纳米银颗粒的稳定性、微生物毒性等。的确，当纳米银颗粒排入到水体后，纳米银颗粒就会对众多的生物体产生毒性，包括微生物群落、真菌、海藻、植物、脊椎动物、无脊椎动物甚至人类细胞。纳米银颗粒对微生物的毒性作用主要是由于纳米银颗粒释放出银离子的毒性作用，而且纳米银颗粒还具有纳米颗粒特性反应，即纳米银颗粒可以直接与微生物发生反应并与微生物体内的蛋白质、酶类、DNA结合，损坏细胞功能，甚至导致细胞死亡。溶解性有机物（DOM）在天然水体中是非常常见的，但是关于溶解性有机物与纳米银颗粒之间的相互作用的机制，目前还不是很清楚。在纳米银颗粒释放到环境中以后，溶解性有机物（DOM）扮演了非常重要的角色，溶解性有机物（DOM）可以改变纳米银颗粒的表面电荷及粒径，从而影响纳米银颗粒的稳定性。本论文中我们选用黄孢原毛平革菌作为纳米银颗粒的毒性对象，黄孢原毛平革菌被广泛应用在含重金属废水的处理。半胱氨酸具有很强的结合银离子的能力。一些研究表明半胱氨酸能够降低纳米银的溶解性并降低纳米银颗粒的生物毒性。在有蛋白质存在的情况下，纳米银能够得到稳定并且降低毒性。牛血清白蛋白也能够有效降低纳米银颗粒的毒性作用。半胱氨酸和牛血清白蛋白是两种不同的溶解性有机物质，但是都含有丰富的硫元素，而且在天然水体中非常常见。
　　纳米银颗粒在水体中的迁移转化及稳定性会受到溶解性有机物质（DOM）的影响。此外，纳米银颗粒的毒性作用有一部分原因是来自于纳米银颗粒溶解的银离子。本论文中，我们研究了柠檬酸包裹的纳米银颗粒在溶解性有机物半胱氨酸及牛血清白蛋的相互作用下，纳米银颗粒的稳定性、溶解情况以及它对黄孢原毛平革菌的毒性作用的影响。研究结果表明，溶解性有机物质半胱氨酸及牛血清白蛋白都能影响纳米银颗粒的粒径、zeta电位以及纳米银溶解银离子的状态。细胞活性及细胞内活性氧簇（ROS）用来衡量纳米银颗粒对黄孢原毛平革菌的毒性效应。结果显示，半胱氨酸能有效抑制100μg/L Ag+以及10 mg/L AgNPs的毒性作用，并且呈比例关系，即毒性作用与加入半胱氨酸浓度成反比。在高浓度半胱氨酸浓度下，银离子及纳米银颗粒的毒性能得到很大的抑制。然而，当牛血清白蛋白浓度高于50 mg/L时，细胞活性反而出现了下降，这说明溶液中发生了复杂的反应，而不仅仅是牛血清白蛋白与银离子结合。当加入10 mg/L纳米银时能强烈的刺激 ROS的产生，加入半胱氨酸及牛血清白蛋白溶液后，细胞内 ROS的水平也出现下降，与加入半胱氨酸及牛血清白蛋白的浓度成反比。
　　总之，本论文的的结论对研究纳米银颗粒的迁移、转化以及在环境中的生物毒性具有一定的意义。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 银纳米材料概述

1.2 黄孢原毛平革菌概述

1.3 研究背景

1.4 研究内容

1.5 研究意义

第2章 半胱氨酸及牛血清白蛋白对纳米银颗粒迁移转化的影响

2.1 前言

2.2 实验材料和实验方法

2.3 结果与讨论

2.4 小结

第3章 半胱氨酸及牛血清白蛋白对纳米银颗粒毒性作用的影响

3.1 前言

3.2 实验材料和方法

3.3 结果与讨论

3.4 小结

结论

1.研究结论

2.研究展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录

附录B 攻读硕士学位期间所申请国家发明专利目录