纳米材料有毒吗

介绍了纳米材料的一些应用和几种主要纳米材料（如纳米TiO2、碳纳米管、纳米铁粉等）目前已取得的部分生物效应及毒理学的研究结果;讨论了纳米材料对人体和环境带来的潜在影响,及纳米颗粒材料未来的毒性研究重点,并对纳米材料安全性进行了展望。     

水中金属纳米颗粒对细菌的光致毒性机理

金属纳米颗粒由于具有特殊的理化性质,被广泛应用于化学、光学和生物学等领域,使其在应用的过程中不可避免地释放到水体中。近年来,金属纳米颗粒对生态系统和人类健康造成了潜在危害,引起了日益广泛的关注。本文对目前水环境中存在的纳米颗粒的种类、来源、理化性质及金属纳米颗粒对细菌光致毒性的影响因素(光源波长、粒径大小、天然有机质和介质组分)进行了详细介绍,并通过有毒金属离子释放、活性氧自由基(羟基自由基、超氧阴离子自由基和单线态氧)产生以及粒径变化等光化学现象,阐述了金属纳米颗粒物对细菌的光致毒性机理。最后总结了目前金属纳米颗粒在环境行为和光致毒性研究中面临的主要问题,并在此基础上提出将来金属纳米颗粒光致毒性的研究方向(如金属纳米颗粒的定量结构-活性关系,其他污染物与金属纳米颗粒的复合光致毒性效应等)。     

环境中典型人工纳米颗粒物毒性效应

随着纳米技术和纳米材料在工业和生活中的大规模应用,大量的人工纳米颗粒物将不可避免地释放到环境介质(如水体、土壤、沉积物等)中。纳米颗粒物所具有的独特性质已引发人们对它们可能造成的健康风险和环境危害的关注和讨论。本文对目前环境中存在的几种主要典型人工纳米颗粒物的性质、来源、纳米毒性及影响纳米毒性的因素进行详细介绍,阐述了纳米颗粒物对生物的可能致毒机理。在分析纳米颗粒物毒性影响因素过程中,提出了纳米材料在环境中相关毒性研究展望。最后文中总结目前纳米材料在环境中的行为和毒性研究中所存在和面临的问题,并在此基础上提出将来纳米材料毒性的研究方向(如纳米材料的定量结构-活性关系,纳米材料表征技术及慢性毒性研究等)及需要改进的相关建议。     

纳米材料生物效应及其毒理学研究进展

纳米科学与信息科学和生命科学并列, 已经成为21世纪的三大支柱科学领域. 由于纳米材料独特的物理化学性质, 纳米尺度及纳米结构的材料乃至器件, 已逐渐走出实验室, 进入人们的生活. 这些具有独特物理化学性质的纳米材料, 对人体健康以及环境将带来的潜在影响, 目前已经引起科学界, 乃至政府部门的广泛关注. 文中分析综述了几种纳米材料(纳米TiO₂、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管及超细铁粉)目前已取得的部分生物效应及毒理学的研究结果, 包括纳米材料在生物体内的分布、作用的靶器官、纳米材料引起的细胞毒性、细胞凋亡等. 文中还评价了纳米颗粒的生物毒性. 纳米颗粒的尺寸越小, 显示出生物毒性的倾向越大; 尽管碳纳米管是由石墨层卷成的圆筒, 但是根据石墨的安全剂量来外推碳纳米管的安全剂量是不可行的, 碳纳米管的生物毒性远大于石墨粉; 表观分子量高达60万的水溶性纳米碳管, 在小鼠体内却显示出小分子的生理行为; 一种正在研究的磁性纳米颗粒在动物体内显示出迅速团聚、堵塞血管等现象. 纳米材料在生物体内呈现出的这些生理现象, 仅利用现有的知识尚无法解释. 最后还介绍了纳米物质生物效应(包括毒理学, 安全性)研究的部分实验方法; 展望了该新领域今后的发展方向和亟待研究的重要问题.     

大孔及中空二氧化钛结构材料研究进展

大孔及中空二氧化钛材料,由于具有独特的性能如高比表面积、高阻尼容量、低热导率和低介电常数等,使其在很多领域如轻质结构材料、催化剂载体、隔热隔音材料以及光电材料等方面有着潜在的应用,成为一个很有吸引力的研究领域.本文结合自己的研究工作和已报道的最新研究成果,对具有特殊微观结构(大孔、中空)二氧化钛材料的制备研究进行了综述,着重介绍了模板法在制备反蛋白石结构二氧化钛晶体、以及大孔和介孔二氧化钛材料方面的应用;同时结合相关报道,对二氧化钛中空微胶囊和纳米管的制备也进行了介绍.     

单细胞水生生物金属纳米颗粒的定量分析

人类活动释放的金属纳米颗粒不可避免地进入水环境中。大量研究表明,金属纳米颗粒会对水生生物产生生殖毒性和遗传毒性等,金属纳米颗粒还可能沿着食物链传递,对环境生物和人类健康造成威胁。细胞内金属纳米颗粒定量分析是研究金属纳米颗粒生物效应的重要基础。此外,单细胞之间存在异质性,具有特殊生理特性的细胞个体可能影响细胞群体的命运。而基于细胞群体平均值的定量分析则忽略了细胞个体的异质性,遗漏了对群落具有重要功能的细胞群体信息。因此,在单细胞水平上定量分析水环境中底层营养级的单细胞微生物细胞内金属纳米颗粒,对认识金属纳米颗粒与水生生物的相互作用,评估其进入食物链的潜在风险至关重要。本文梳理了已用于单细胞水生生物体内金属纳米颗粒的单细胞定量分析方法,阐述了它们的工作原理和在相关研究中的应用,总结了各方法的优缺点,期望为今后相关研究的方法选择提供参考,最后展望了该领域未来的研究方向。     

纳米铁及铁基纳米复合粒子在环境修复中的研究进展

由于纳米零价铁及铁基纳米复合粒子对大多数常见的环境污染物,如重金属离子、卤代有机物等均具有转化和降低毒性的作用,因此,在环境修复领域,它们已成为研究的热点之一。 纳米零价铁及铁基纳米复合粒子的比表面积大,反应活性高,应用灵活,为大多数具有挑战性的环境污染问题提供了一个有效的解决方法。 本文主要阐述了近些年来纳米零价铁及铁基纳米复合粒子在环境修复中的具体应用,同时也评估了其对环境微生物的潜在毒理效应,为以后进一步研究工作奠定一定的理论基础。     

碳量子点的生物毒性研究进展

作为一类新型碳纳米材料,碳量子点(CQDs)以其纳米尺寸效应、高水分散性、高荧光稳定性等优异特性及其低生产成本引起了科学界的广泛关注,成为国内外化学、材料学及生物科学等领域的研究热点.CQDs已被证实在生物传感、生物成像、药物载体、光催化等众多研究方向具有优异的应用价值.但是,也正是因为CQDs的广阔应用前景,尤其是在生物、医药及环境等领域的应用,增强了对其潜在的生物毒性进行研究评估的必要性.此外,在生产、使用、废弃和回收过程中,CQDs将不可避免地进入自然环境中,其高水分散性,其对自然环境,尤其是水环境的潜在生态影响需要得到重视.目前针对CQDs的生物毒性研究主要涉及对细胞、细菌、水生生物(藻类和鱼类)及陆生生物(大鼠、小鼠)等的影响.明确CQDs的生物毒性及其生态效应,对于正确理解和评估其环境风险,合理规划其使用和回收具有重要意义.本文阐述了这一领域的相关研究成果,并对其研究前景进行了分析和展望.     

贵金属基纳米酶的研究进展

贵金属纳米材料在纳米尺度具有独特的光学、 电学性质及优异的催化性能, 是一类重要的功能纳米材料. 基于贵金属材料的纳米酶研究是贵金属纳米材料在生物医学领域的一个前沿研究方向. 贵金属基纳米酶具有特殊的光学性质、 较好的化学稳定性、 可调控的类酶活性及良好的生物相容性, 是目前纳米生物医学领域的热点研究材料. 本文总结了贵金属基纳米酶的活性种类、 活性机理、 活性调控以及在生物医学等领域的潜在应用.     

辨微识源: 纳米颗粒物溯源技术的新进展※

随着纳米技术在医药、工业催化、食品及农业生产等领域的广泛应用, 人造纳米颗粒被大量生产并最终不可避免地进入自然环境, 进而造成潜在的环境和健康风险. 目前, 纳米材料已经被认为是一类潜在的环境污染物. 准确示踪纳米颗粒的来源和环境转化过程是评价其毒理学效应和进行精准污染管控的重要前提. 综述了近年来纳米颗粒溯源技术的新进展, 包括多维化学指纹技术、非传统稳定同位素技术、同位素标记技术和环境DNA标记技术等, 并对纳米颗粒溯源技术的未来发展方向进行了展望.     

光/高能诱导纳米TiO_2及其同系物催化新进展

文章从催化原理、制备方法、影响光/高能诱导催化反应的各种因素,提高纳米TiO2系催化剂催化活性途径及实际应用等方面,对光/高能诱导纳米TiO2及其同系物催化进行了综述。     

THE PREPARATION AND STUDY ON THE NANO-TiO_2/SILK FIBROIN COMPOSITE FILMS BY THE SOL-GEL METHOD

1. INTRODUCTIONSilk is a well described natural fiber produced by the silkworm, B. mori, which has been used traditionally in the form of thread in textiles for thousands of years. This silk contains a fibrous protein that forms the thread core and glueli…     

THE PREPARATION AND STUDY ON THE NANO-TiO2/SILK FIBROIN COMPOSITE FILMS BY THE SOL-GEL METHOD

Based on the sol-gel technique using butyl titanate as oxide precursor, the regenerated SF (silk fibroin)/nano-TiO2 composite films were synthesized. Different amounts of butyl titanate to SF were used to verify this effect on the characteristics of the formed materials. Samples were characterized by thermogravimetric analysis, X-ray diffractometry, UV, AFM and FT-IR spectroscopy.The experimental results reveal that, compared to the pure silk fibroin films, the mechanical strength of these regenerated SF/nano-TiO2 composite films were increased and the dissolubility in water of SF/nano-TiO2 composite films in aqueous solution were decreased. The diameter of nano-TiO2 particle films was about 80nm through UV and AFM. The nano-TiO2 particles were well dispersed in the regenerated silk fibroin. It was found that the crystal structures of the composite films were transited from typical Silk Ⅰ to typical Silk Ⅱ by the XRD and FTIR. Furthermore, the crystallinity of the composite films was obviously improved. Through the TGA, it was demonstrated that the heat transition temperature of composite films was also enhanced.     

可见光响应纳米TiO2光催化薄膜的研究进展

综述了近几年国内外可见光响应纳米TiO₂薄膜制备的研究现状,阐述了TiO₂薄膜光催化降解有机物的催化机理,系统地介绍了提高纳米TiO₂吸收波长的方法、常用载体、可见光响应纳米TiO₂薄膜制备方法和在降解有机物方面的应用,并概述了其以后的发展趋势.     

Photocatalytical reduction of disulphide bonds in peptides on Ag-loaded nano-TiO2 for subsequent derivatization and determination

We reported an alternative strategy to reduce disulphide bonds in peptides with Ag-nanoparticle loaded nano-TiO(2) (Ag/TiO(2)) under UV irradiation. The feasibility of this strategy was adequately demonstrated using the model peptides oxidized glutathione, vasopressin and insulin, which contain various disulphide bonds, as well as by its application to the determination of Cd-induced phytochelatins in Phaeodactylum tricornutum.     

基于二级结构TiO_2纳米晶光阳极的高效染料敏化太阳能电池

本文报道了一种新型的二级结构TiO2纳米晶(nano-TiO2)光阳极的简单制备方法及其在高效染料敏化太阳能电池中的应用.通过添加适量TiCl4异丙醇溶液到传统nano-TiO2浆料中,可生成微米级nano-TiO2聚集体.该二级结构能有效提高光阳极光谱吸收和散射性能及电子传输和收集效率.基于这种结构光阳极的染料敏化太阳能电池光电性能有显著提高.在光阳极中将6μm厚传统nano-TiO2膜用相同厚度nano-TiO2聚集体替换,电池光电转换效率由5.03%提高到7.30%.进一步增加nano-TiO2聚集体的厚度能制备出更高光电转换效率的电池.     

纳米TiO2-Pt修饰电极的制备及电催化活性

采用电化学合成前驱体直接水解法和电沉积法制备高活性纳米TiO2-Pt修饰电极，并使用扫描电子显微镜(SEM)对电极的表面形貌和结构进行了表征; 通过循环伏安法研究了纳米TiO2-Pt修饰电极在H2SO4溶液中的电化学行为以及对Mn2＋氧化为Mn3＋的电催化活性. 结果表明,纳米TiO2的晶粒大小约30 nm,修饰在纳米TiO2膜表面的Pt微粒呈现单分散状态,平均粒径约60 nm,纳米TiO2-Pt修饰电极的电化学性能优于纯Pt电极,对Mn2＋的电氧化具有高催化活性,非均相无隔膜电解氧化Mn2＋生成Mn3＋平均电流效率可达86％.     

STUDY ON THE SURFACE MODIFICATION OF NANO-TiO2 BY GRAFTING PMMA／PBMA AND ITS THERMAL STABILITY

The surface of nano-TiO2 was encapsulated with hydroxyl-propyl-methyl cellulose (HPMC), and then cografted with acrylates. Conditions of absorbing and grafting have been studied. Modified nano-TiO2 particles were characterized by FT-IR spectra, TEM and TG analysis. It was convinced from FT-IR studies that both methyl methacrylate (MMA) and butylmethacrylate (BMA) were co-grafted onto the surface of nano-TiO2 particles. TEM images show that the surface of nano-TiO2 particles was successfully modified by a thick layer of film-like polymer. TG results demonstrate that the decomposition temperature of HPMC-g-PMMA/PBMA, which has been grafted onto the surface of nano-TiO2, is 56.9 K higher than that of HPMC-g-PMMA/PBMA.     

新型CNT/nano-TiO_2复合膜电极的制备及其异相电催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了碳纳米管/纳米TiO2(CNT/nano-TiO2)复合溶胶,通过提拉法将复合溶胶涂覆在Ti基体上制得CNT/nano-TiO2复合膜修饰电极(C电极),其电化学性能经循环伏安、计时库仑、交流阻抗谱(EIS)等方法研究.研究结果表明,CNT可阻碍nano-TiO2粒子团聚.在循环伏安图中,C电极的氧化还原峰电流比nano-TiO2膜修饰电极(P 电极)的高出两倍多.通过对草酸溶液的异相电催化反应进一步证明C电极比P电极具有更高的电催化活性,而且对双氧水也有很强的异相电催化还原能力.     

纳米二氧化钛对卵巢肿瘤细胞的选择性凋亡的诱导作用

以人肾上皮细胞293T和中国仓鼠卵巢肿瘤细胞CHO为研究对象, 通过MTT法酶标仪检测、倒置显微镜观察和DNA ladder实验等方法, 研究了锐钛型TiO₂对它们的选择性凋亡诱导作用. 实验结果表明, 纳米TiO₂对肿瘤细胞具有非常明显的毒性作用, 可侵入细胞内部, 诱导CHO细胞产生细胞凋亡. 对于293T细胞, 虽然会抑制其增殖, 但不能够进入细胞膜内, 没有细胞凋亡现象的发生. 这一结论为利用纳米TiO₂治疗癌症提出了一条新思路.