同粒径两种纳米氧化物胁迫对三种绿藻的毒性效应研究

摘要

纳米材料作为一种新材料，是纳米科技发展的重要基础，是未来信息技术和生物技术等多种学科深入发展的重要物质基础。迄今为止已经在纳米科技方面取得了一系列有影响的创造性成果。在人们频繁地发现、运用纳米材料，并从中取得利益时，它对我们生活中产生的生物安全性问题也引起了人们的重视。作为新型半导体纳米材料，纳米氧化镍(nNiO)与纳米二氧化硅(nSiO2)独特的理化性质决定了其毒理学特点，它可以通过各种途径进入土壤、空气和水环境，最后进到人体，因此nNiO和nSiO2的安全性评价和危险性评定已经成为21世纪毒理学的研究课题。本文主要研究了同粒径(30nm)两种纳米氧化物nNiO和nSiO2胁迫下，对三种供试绿藻，四尾栅藻（Scenedesmusquadricauda）、普通小球藻（Chlorellavulgaris）和羊角月牙藻（Selenastrumcapricornutum），为期10d的毒性影响，分别从形态学、生长状况和生理生化指标方面进行研究，以评定二者对水生植物的安全性，也为纳米材料抑制藻类生长的机制提供理论基础和依据。
　　 本实验研究了胁迫浓度梯度为0，60，120，180，240，300mg/L的同粒径两种纳米氧化物nNiO和nSiO2悬浊液分别单一处理三种供试绿藻的毒性效应，包括显微观察;在胁迫的第0d开始至第10d内（共11d）分别测定其细胞密度、相对抑制率、叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量、类胡萝卜素含量;以及从第1d开始隔天（共5d）测定其蛋白质浓度、脂质过氧化物(MDA)含量、总超氧化物歧化酶(SOD)活力和过氧化氢酶(CAT)活力。结果表明:(1)同粒径（30nm）两种纳米氧化物对三种藻的毒性大小为:nNiO＞nSiO2;形态方面，二者胁迫下的三种藻都会发生团聚现象，藻细胞还会表现出失绿、变形、膨大、凋亡。(2)nNiO胁迫对三种供试藻的生长均有一定程度的抑制作用，四尾栅藻和羊角月牙藻的300mg/L处理组第2d就达到并保持最大抑制率(IR＞50％)、普通小球藻的300mg/L处理组第4d也达到并保持最大抑制率(IR＞50％);同一时间段内不同nNiO浓度的毒性呈明显剂量效应，除四尾栅藻外，普通小球藻和羊角月牙藻表现有低浓度（60-120mg/L）促进生长，对供试藻的影响表现为“抑制—促进—抑制”，而高浓度(180-300mg/L)处理组表现出抑制细胞生长的现象;对三种藻生理指标的影响表现为:叶绿体色素和蛋白质含量减少，MDA含量升高，抗氧化活性降低。(3)nSiO2胁迫对三种供试藻的生长有抑制作用，但抑制程度并不严重，三种藻仍能生长，均有“低促高抑”现象，但是同一时间段内不同nSiO2浓度胁迫下剂量效应明显，且在整个处理周期(10d)内三种藻的相对抑制率均未超过50％;对三种藻生理指标的影响表现为:叶绿体色素和蛋白质含量总趋势为升高，普通小球藻MDA含量升高、普通小球藻和羊角月牙藻MDA含量降低，抗氧化活性逐渐增强。这些结果表明，nNiO和nSiO2曝露对三种供试绿藻有毒性效应，且表现出剂量效应。

目录

摘要

第一章 文献综述

1．1 纳米材料介绍

1．1．1 纳米材料的性质

1．1．2 纳米技术的应用

1．2 纳米材料的生物安全性

1．2．1 接触纳米材料的途径

1．2．2 纳米材料对水生生物的安全性评价

1．3 纳米氧化镍与纳米二氧化硅的研究现状

1．3．1 纳米氧化镍简介

1．3．2 纳米二氧化硅简介

1．3．3 纳米氧化镍与纳米二氧化钛的研究动态

1．4 课题研究的依据、内容、目的及意义

1．4．1 选题依据

1．4．2 课题研究内容、目的及意义

第二章 三种绿藻的实验室培养及同粒径两种纳米氧化物的全波段扫描

2．1 材料与方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 三种绿藻的生长情况

2．2．2 同粒径两种纳米氧化物的全波段扫描结果

2．3 结论

第三章 纳米氧化镍对三种绿藻的毒性效应

3．1 材料与方法

3．1．1 实验材料

3．1．2 纳米氧化镍悬浊液的制备

3．1．3 实验设备与试剂

3．1．4 测试方法

3．2 结果

3．2．1 不同浓度nNiO胁迫对三种绿藻的毒性效应

3．3 讨论

3．3．1 nNiO对三种绿藻生长的影响

3．3．2 nNiO对三种绿藻光合作用的影响

3．3．3 nNiO对三种绿藻蛋白质的影响

3．3．4 nNiO对三种绿藻细胞膜脂的影响

3．3．5 nNiO对三种绿藻抗氧化酶的影响

3．3．6 nNiO对三种绿藻的作用机制

3．4 结论

第四章 纳米二氧化硅对三种绿藻的毒性效应

4．1 材料与方法

4．1．1 实验材料

4．1．2 纳米二氧化硅悬浊液的制备

4．1．3 实验设备与试剂

4．1．4 测试方法

4．2 结果

4．2．1 不同浓度nSiO2胁迫对三种绿藻的毒性效应

4．3 讨论

4．3．1 nSiO2对三种绿藻生长的影响

4．3．2 nSiO2对三种绿藻光合作用的影响

4．3．3 nSiO2对三种绿藻蛋白质的影响

4．3．4 nSiO2对三种绿藻细胞膜脂的影响

4．3．5 nSiO2对三种绿藻抗氧化酶的影响

4．3．6 nSiO2对三种绿藻的作用机制

4．4 结论

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 仍面临的问题与展望

参考文献

攻读硕士期间取得的研究结果

致谢

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