纳米银对中肋骨条藻的生物毒性效应

摘要

随着纳米科技如火如荼地发展，纳米材料，特别是纳米金属，由于独特的物理化学性质，使其在工业生产和人们的日常生活中大量使用，导致纳米材料在大气、水域、土壤环境中广泛出现，进而威胁到生活在这些环境中的生物，甚至人类的人身安全。纳米银颗粒是在生产生活中广泛应用到的一种纳米金属，其独特的抗菌性能使其广泛应用到食品储存，个人护理产品，家居生活用品等领域。纳米材料可能导致的安全性问题已经引起公众的广泛关注，尤其是在受到人类活动密切影响的近岸海洋环境中，纳米金属的潜在生态效应成为当前国内外研究的热点之一。
　　工业生产和日常生活所产生的各种污染物都会随河水径流最终进入海洋，因此，可以说海岸生态系统是各种污染物的汇。胶州湾作为青岛重要的水产养殖海湾，承担着山东半岛重要的海洋经济来源，但同时，也承受了大量的工业废水和城市污水，这给水产养殖产业和食品安全造成潜在的威胁。
　　本文为了研究纳米银对海洋微藻的生物毒性效应，选用了胶州湾常见赤潮藻——中肋骨条藻（Skeletonema costatum）作为毒性研究的目标生物。通过对比在过滤灭菌后的天然海水和MilliQ水，这两种不同环境下，纳米银的形态变化和释放溶解性银的情况，为下一步揭示纳米银对中肋骨条藻的生物毒性效应提供一定的依据。继而研究中肋骨条藻在相同浓度梯度（10、100和500μg·L-1）的Ag离子溶液和纳米银（AgNPs）溶液暴露处理后，中肋骨条藻所产生的生物毒性效应。
　　主要的几点研究结果:
　　1、纳米银颗粒在过滤海水中发生了絮凝，产生了粒径大概为微米级的颗粒。AgNPs在不同介质中也会有不同程度的溶解。在MilliQ水中，释放的溶解性Ag随AgNPs浓度的增加而减小（100和500μg·L-1的AgNPs溶液中的释放比分别为12％，2％），而在海水中的结果则相反（分别为13％，32％）。
　　2、在中肋骨条藻暴露于不同浓度AgNPs溶液后，大部分均出现了不同程度的生长抑制，并且随着AgNPs溶液浓度的增加，中肋骨条藻的生长抑制逐渐明显。对于Ag离子溶液的暴露，中肋骨条藻只有在高浓度水平(500μg·L-1)暴露时，才出现比较显著的生长抑制。这与细胞膜的破坏程度一致，AgNPs暴露组中，藻细胞膜均出现显著破坏;Ag离子溶液暴露组中，只有高浓度水平(500μg·L-1)暴露时，藻细胞膜出现了显著破坏。
　　3、中肋骨条藻体内抗氧化酶活性和氧化程度均受到不同程度的影响:
　　(1)与对照组相比，不同浓度梯度AgNPs溶液暴露组中的中肋骨条藻体内SOD活性均出现显著上升，而Ag离子溶液暴露组中的SOD活性没有显著变化;
　　(2)在10和500μg·1 AgNPs溶液暴露组中，藻体内CAT活性均与对照组相比有显著上升，而在不同浓度梯度Ag离子溶液和100μg·L-1 AgNPs溶液暴露组中，CAT活性没有显著变化;
　　(3)在100和500μg·L-1 AgNPs溶液暴露组中，MDA含量显著增加，而在不同浓度梯度的Ag离子溶液暴露组中，MDA没有显著变化;
　　本研究得出的结论是，纳米银对中肋骨条藻的毒性是纳米颗粒溶解出有毒金属Ag和纳米颗粒的本身特性综合造成的。由纳米颗粒引起的膜破坏和氧化胁迫是纳米毒性的主要效应，然而，纳米金属在海洋环境中的行为变化和转移途径，海洋生物对其的吸收情况和生物毒性如何还需要进一步的探索和研究，以便更好地了解纳米金属特殊的毒性机制。

目录

声明

摘要

0 前言

1 综述

1．1 近岸水体中金属的研究背景

1．1．1 我国部分近海环境金属污染的现状

1．1．2 金属污染的评价方法

1．1．3．挑战和展望

1．2 纳米金属、纳米银

1．3 中肋骨条藻

1．4 生物标志物(Biomarker)

1．4．1 金属硫蛋白(Metallothionein，MT)

1．4．2 谷胱甘肽硫转移酶(Glutathione S-transferases，GST)

1．4．3 乙酰胆碱酯酶(Acetyl Cholinesterase，AChE)

1．4．4 卵黄蛋白原(Vitellogenin，VTG)

1．4．5 溶酶体膜的稳定性(Lysosome Membrane Stability，LMS)

1．4．6 生态系统的耐受性

1．5 纳米金属毒性的研究进展

1．5．1 纳米金属的性质及环境行为

1．5．2 纳米金属的生物吸收

1．5．3 纳米金属的生物效应

1．5．4 纳米金属与其它污染物的联合作用

1．6 本文的研究意义

2 纳米银的特性

2．1 纳米材料的主要检测方法

2．2 实验部分

2．2．1 实验材料与仪器

2．2．2 实验方法与结果检测

2．2．3 数据统计

2．3 结果与讨论

2．3．1 纳米银在海水环境中的表征

2．3．2 纳米银在不同环境中释放溶解性银的情况

2．4 结论

3 纳米银对中肋骨条藻的生物效应

3．1 纳米金属对生物可能的毒性机制

3．2 实验部分

3．2．1 实验材料与仪器

3．2．2 实验方法与结果检测

3．2．3 数据统计

3．3 结果与讨论

3．3．1 纳米银对中肋骨条藻相对生长率的影响

3．3．2 中肋骨条藻体内银的蓄积

3．3．3 纳米银对中肋骨条藻细胞膜稳定性的破坏

3．3．4 纳米银对中肋骨条藻体内叶绿素a含量的影响

3．4 结论

4 纳米银对中肋骨条藻细胞内抗氧化系统的影响

4．1 抗氧化系统

4．2 实验部分

4．2．1 实验材料与仪器

4．2．2 实验方法与结果检测

4．2．3 数据统计

4．3 结果与讨论

4．3．1 纳米银对中肋骨条藻体内超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

4．3．2 纳米银对中肋骨条藻体内过氧化氢酶(CAT)活性的影响

4．3．3 纳米银对中肋骨条藻体内脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量的影响

4．4 结论

5 总结与展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果