人工合成氧化铜纳米颗粒对烟草BY2细胞的致毒机制

摘要

纳米技术的迅猛发展，促进了纳米产品的生产及应用，不可避免的导致人工合成纳米颗粒（Engineered Nanoparticles，ENPs）进入环境。ENPs能够与环境中的生物发生相互作用，对生态系统及人体健康带来潜在危害。目前已有大量文献报道了ENPs对动物、动物细胞、植物、微生物及藻类的毒性效应，但是对植物致毒机制的研究还很少。植物作为初级生产者，对生态系统的稳定性起着至关重要的作用。本文以植物界的Hela细胞——烟草BY2细胞作为受试细胞，系统研究了CuOENPs（copper oxide engineered nanoparticles）对烟草BY2细胞的毒性效应，探讨了CuOENPs对细胞的致毒机制，主要研究结果概括如下：
　　1.CuOENPs暴露浓度越高，对烟草BY2细胞的毒性越强，大于4 mg·L-1对细胞活性有显著的抑制作用。通过直线内插法计算得出烟草 BY2细胞暴露于24 h的CuO ENPs半数抑制浓度为12 mg·L-1。因此，选择CuO ENPs浓度为12 mg·L-1进进一步细胞毒性实验。
　　2.通过比较暴露在CuOENPs（12 mg·L-1）、CuO BPs（12 mg·L-1，<5μm）处理、以及Cu2+（0.8 mg·L-1）处理下的细胞活性发现，CuO ENPs对烟草BY2细胞的毒性明显大于大颗粒 CuO和 Cu2+。造成细胞毒性的主要原因是纳米效应而不是离子释放引起的离子效应。
　　3.通过添加内吞抑制剂，证实内吞作用是细胞摄取CuOENPs的重要方式之一。透射电子显微镜（TEM）观察发现CuOENPs吸附在细胞壁表面，致使附近细胞壁上的纤维层变得疏松、无序，渗透性发生变化，而颗粒腐蚀为3-10nm的CuO（200）颗粒；CuO以小颗粒或者团聚体穿过细胞壁进入细胞一部分转化还原为（110）面的Cu2O，一部分转化为（110）和（-112）面的CuO，进入细胞后主要分布在细胞质、线粒体和液泡中。
　　4. CuOENPs能够诱导细胞产生大量ROS，增加H2O2、OH?含量，造成氧化胁迫；细胞通过反馈调节，提高CAT、SOD的活性，加强对过量自由基的清除能力，增强了细胞的抗氧化能力。
　　5. CuOENPs能引起细胞乳酸脱氢酶渗漏和脂质过氧化，破坏细胞膜稳定性。通过加入线粒体电子传递链抑制剂发现，CuOENPs阻断了电子从NADH传向泛醌以及从泛醌流向细胞色素c，从而引起电子大量外泄，产生活性氧。

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0前言

1绪论

1.1研究背景与意义

1.2 ENPs（人工合成纳米颗粒）的定义、种类及应用

1.3 ENPs的生物毒性研究进展

1.6本研究的目的、意义和技术路线

2 CuO ENPs的表征

2.1引言

2.2材料与方法

2.3结果与讨论

2.4小结

3 CuO ENPs对烟草BY2细胞的毒性效应

3.1 引言

3.2材料与方法

3.3结果与讨论

3.4小结

4 CuO ENPs进入细胞的方式、在细胞内的分布及其形态

4.1引言

4.2材料与方法

4.3实验结果

4.4小结

5 CuO ENPs对烟草BY2致毒机制的初探

5.1引言

5.2材料与方法

5.3实验结果

5.4小结

6结论、创新之处与展望

6.1结论

6.2创新之处

6.3研究展望

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