用嗜热四膜虫为模型研究纳米材料的生物环境安全效应

摘要

近年来,纳米科技是一个迅速发展的领域引领纳米材料及其应用的快速增长,纳米材料的生物效应和环境安全性问题也引起了科学界的高度重视。由于具有良好的光电、催化、超导性能和杀菌消毒活性,纳米银已经成为目前市场上应用最广泛的金属纳米材料。纳米银的大量生产和广泛应用增加了其向环境释放的机会,同时增加人体暴露的机会。磁性纳米四氧化三铁颗粒具有稳定、靶向性强、药物包含率高及释放可控等特点,故被广泛用于靶向药物治疗的有效药物载体、免疫测定、X射线造影剂等。人体暴露机会日益增加,其安全性问题也逐渐受到各方关注。
　　 为此,我们采用水相合成法合成了四种不同粒径的Ag纳米颗粒(AgNPs)(3—20nm),采用水热合成法合成了一种Fe3O4纳米颗粒(Fe3O4NPs),并考察了它们对嗜热四膜虫的毒性作用。采用嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)为模型,研究了不同浓度的Fe3O4NPs及在黑暗及光照条件下不同浓度不同粒径的AgNPs对嗜热四膜虫的生长抑制作用。采用血球计数法观察不同纳米颗粒材料对嗜热四膜虫生长数量变化的影响。结果表明:AgNPs对四膜虫生长抑制作用非常明显,通过对比不同条件下的生长曲线,AgNP对嗜热四膜虫的毒性与AgNP的粒径大小及光照有关,纳米银粒径越小,对四膜虫的毒性越大,这是由于纳米银溶胶中的质子与Ag0在存在溶解氧的情况下发生一系列反应。此外,AgNP的毒性在光照下被削弱,并且这种趋势是随着纳米颗粒粒径的变大而减弱的。各四氧化铁纳米颗粒对嗜热四膜虫细胞的致死率在染毒后不同时间里,其死亡率均高于对照组,但不同剂量组之间无明显差异。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 纳米材料

1.1.1 纳米材料的特性

1.1.2 纳米材料的广泛应用

1.2 纳米材料的生物安全性研究

1.2.1 四膜虫:生物模式动物

1.2.2 纳米材料的潜在毒性及分析方法

1.2.3 纳米银粒子细胞毒性研究现状

1.2.4 磁性氧化铁纳米颗粒的毒性研究现状

1.3 课题的意义及研究内容

第二章 实验方法

2.1 主要试剂及仪器

2.1.1 主要试剂

2.1.2 主要仪器

2.2 材料的表征方法

2.2.1 透射电镜(TEM)分析

2.2.2 紫外分析

2.2.3 Zeta电位及纳米/亚微米粒度分析仪

2.2.4 原子吸收光谱仪

2.3 材料作用于嗜热四膜虫的实验方法

2.3.1 嗜热四膜虫的培养

2.3.2 实验方法

第三章 纳米银的生物毒性研究

3.1 概述

3.2 材料的制备及表征

3.2.1 材料的制备方法

3.2.2 材料的表征结果

3.3 实验结果

3.3.1 不同浓度的纳米银对嗜热四膜虫的生长抑制作用实验

3.3.2 光照下不同浓度纳米银颗粒对嗜热四膜虫的生长抑制作用

3.3.3 不同粒径纳米银对嗜热四膜虫的生长抑制实验

3.3.4 光照下不同粒径纳米银对四膜虫的生长抑制作用实验

3.4 讨论

3.4.1 光照前后纳米银颗粒变化与其毒性关系

3.4.2 光照前后不同粒径纳米银颗粒的大小变化对比

3.5 本章小结

第四章 纳米Fe3O4颗粒与As(Ⅴ)的生物毒性研究

4.1 概述

4.2 材料的制备及表征

4.2.1 材料的制备方法

4.2.2 材料的表征结果

4.3 结果与讨论

4.3.1 纳米Fe3O4颗粒对嗜热四膜虫的生长抑制作用实验

4.3.2 As(Ⅴ)对四膜虫生长抑制作用实验

4.3.3 纳米银颗粒与As(Ⅴ)的混合材料对嗜热四膜虫的生长抑制作用实验

4.3.4 纳米Fe3O4颗粒与As(Ⅴ)的混合材料对嗜热四膜虫的生长抑制作用实验

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢