纳米银及自由银离子对菲律宾蛤仔的生物毒性效应
作为人类最重要的栖居地之一和海洋-陆地相接区域,沿海和河口环境的健康问题一直受到大家的关注。由于金属能够在环境中永久存在,具有潜在的生物风险以及在沉积物中能出现较高的累积而变成大家研究的热点。纳米科学是上世界80年代新兴起的一门学科,纳米材料的结构尺寸在1 nm-100 nm之间。作为纳米材料的一个重要组成部分,纳米银由于拥有良好的光电、催化、导电和杀菌消毒功能,在市场上已经得到了广泛的应用。而纳米银的大量生产和使用增加了其向环境中释放的机会,同时增加了向生物和人体暴露的可能,其独特的物理和化学性质使得纳米材料具有对生态环境难以预料的影响和危害。本文中选用海洋底栖生物菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)作为生物毒性研究的目标,研究了在天然海水环境中,通过对比在相同浓度(10μg/L,100μg/L和500μg/L)的Ag+溶液中和AgNP溶液中菲律宾蛤仔的生物化学响应。实验采用Millipore离心超滤膜的方法研究 AgNP在海水环境中的释放并测定了两种形态的银在生物体内的吸收蓄积;以总谷胱甘肽硫转移酶(GST)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)作为生物标志物来探究生物的两种形态的银对菲律宾蛤仔的生物效应。通过研究AgNP和Ag+在天然海水环境中对菲律宾蛤仔防御机制的诱导及机体损伤效应,探讨纳米银对菲律宾蛤仔可能的致毒机制。 实验结果表明: 1.经过7天的毒性暴露,在Ag+和AgNP暴露溶液中菲律宾蛤仔都出现了不同程度的银的富集现象。总的来说,在相同浓度条件下,Ag+溶液组中要比AgNP溶液暴露的蛤仔中能蓄积更多的银。 2.在CAT活性的变化中,在10μg/L的Ag+和AgNP暴露溶液中,较空白对照组,CAT的活性出现不显著的上升(8.3％和22.5%,p>0.05),且AgNP溶液组要比Ag+组活性要高(13.2%);在100μg/L的Ag+组中CAT活性会低于空白对照组(11.01%,p>0.05),而在AgNP暴露溶液中,CAT活性与10μg/L AgNP暴露溶液比基本处于同一水平。在500μg/L的暴露溶液中,Ag+组中CAT活性会低于AgNP溶液组(21.72%),两组中CAT活性均小于前两组(10μg/L and100μg/L)暴露,同时低于空白对照组(22.67%和1.2%)。 3. SOD活性,在10μg/L的暴露实验中,相较于空白组两组暴露中蛤仔组织中的SOD活性均会上升,且Ag+组SOD活性增加量高于AgNP溶液组(1.4%, p>0.05)。在100μg/L的暴露溶液中,Ag+组SOD活性与10μg/L Ag+组保持在相似的水平状态,但AgNP溶液组中SOD的活性会增加,且高于10μg/L AgNP溶液组(9.6%)。在500μg/L的暴露浓度条件下,Ag+组SOD活性会出现下降,AgNP溶液组中SOD的活性同样会下降,且同时低于空白组(27.7%, p<0.05)和 Ag+溶液组(19.4%)。这就表明在一定程度内的银暴露浓度下,不同形态的银都会促进 CAT和SOD活性的增加,但是超过一定的压力反而会抑制酶的活性。 4. GST活性在三组暴露浓度下,两组毒性暴露实验中的GST活性均显著小于空白对照组(p<0.05),但两种不同形态的银暴露组之间并不呈现显著性的不同(p>0.05),在10μg/L的暴露实验中AgNP溶液组中GST活性小于Ag+溶液组(18.8%)。在100μg/L的暴露条件下,Ag+溶液组较10μg/L Ag+溶液组的菲律宾蛤仔组织中的GST活性会出现更一步明显的降低(18.9%),而AgNP溶液组会相较于10μg/L AgNP会有上升(26.2%),但仍小于空白对照组(20.7%,p<0.05)。在最高的500μg/L的暴露条件下,AgNP溶液组中GST活性会进一步降低,与500μg/L AgNP溶液组中GST活性基本在同一水平中。 考虑到在暴露实验结束后,菲律宾蛤仔组织中蓄积的银量和体内酶类的变化情况,两种形态的银对菲律宾蛤仔的毒性效应是不同的,在相同的浓度条件下, Ag+溶液要比AgNP溶液对菲律宾蛤仔的毒性大,由AgNP溶液释放的Ag+的情况,可以得到纳米银对于菲律宾蛤仔的生物毒性可能不单单是由于其在水环境中释放的Ag+所导致的,纳米银本身的一些性质也会对菲律宾蛤仔产生生物毒性效应。
纳米银;自由银离子;毒性暴露;生物标志物;菲律宾蛤仔
中国海洋大学
硕士
环境工程
潘进芬
2014
中文
X503.225
64
2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）