人工纳米材料与植物的相互作用:植物毒性、吸收和传输

近十几年来纳米科技取得了突飞猛进的发展,人工纳米材料的应用日益广泛,势必导致大量纳米材料进入生态环境中,因此纳米材料可能带来的环境污染和生态效应也受到了高度关注。越来越多的研究表明,纳米材料对微生物、水生和陆生动物和植物都具有一定的毒性效应。植物是生态系统的重要组成部分,一方面纳米材料可能影响植物的发育与生长;另一方面,植物的代谢活动会影响纳米材料在环境中的迁移转化行为及其在食物网中的传递。但是,目前关于纳米材料与植物相互作用的研究还十分匮乏,多数研究只局限于相互作用导致的表观现象,例如:毒性的研究多关注于纳米材料对植物或植物细胞的表观毒性效应,缺乏对致毒机制的探讨;纳米材料的植物吸收和传输研究也仅停留在现象观察阶段,缺乏对吸收与传输机理的深入研究。而且很多研究结论还存在较大的争议,因此非常有必要对相关的研究进展与结论做全面梳理。本文综述了近年来关于纳米材料与植物相互作用的研究,从植株到植物细胞水平讨论了不同纳米材料对植物的毒性效应以及纳米材料的植物吸收和传输过程。     

纳米富勒烯(nC60)的生态毒性效应

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料的应用日趋广泛.同时,纳米材料的大规模生产和应用对人体健康与生态环境可能产生的安全风险也引起了人们的普遍关注.富勒烯是应用最广泛的纳米材料之一,在水中能形成稳定的水溶性纳米颗粒,进而增大其在环境中的迁移性与生物暴露几率.然而目前对纳米富勒烯(nC60)的环境和毒性效应还知之甚少.本文综合评述了水溶性nC60纳米颗粒的制备、稳定机制、在环境中的迁移特性及其与环境中污染物的相互作用,并着重阐述了nC60可能产生的生物毒性效应.分析表明,nC60的生物毒性效应主要与nC60的表面化学特性和颗粒大小有关,同时环境介质也影响nC60的毒性.最后讨论了nC60生态环境效应研究中应加强的若干方面.     

稀土神经毒性研究

稀土是我国特有的优势资源,在工农业和医药等行业有着广泛的应用,随之带来了稀土的环境和药物毒性等问题.其中一个受到公众广泛关注的是＂稀土是否具有神经毒性＂的问题.在过去的十年内,人们在稀土神经效应及其机制上的研究上取得了重大的进步.本文总结了在稀土能否透过血脑屏障、稀土对神经系统的生物效应、稀土对神经细胞的作用及其分子机制等方面的进展,对如何进一步研究确认稀土的神经作用进行了讨论.     

纳米材料的毒理学研究进展

在过去的几十年时间里,纳米材料已经被广泛运用到美容、食品、工程、医疗等领域.伴随着纳米材料的普及,这些材料对人体、环境展现出的毒理特征也逐渐引起了人们的关注.本文就纳米材料进入人体的传播途径(皮肤传递、呼吸和消化系统)、纳米材料对机体的毒性、纳米材料的理化性质(尺寸、形状、表面修饰、表面电荷)对纳米材料毒理性的影响以及现有的纳米毒理学研究方法进行概括与总结.该论述可为国内纳米材料研究工作者提供参考与借鉴.     

人工碳纳米材料的环境转化及其效应

近年来,人工碳纳米材料在诸多领域都显示出了广泛的应用前景,而碳纳米材料产量和使用量的大幅增加也使其环境行为与效应受到关注。碳纳米材料进入环境后,可发生复杂的物理、化学和生物转化,导致其表面电荷、疏水性及表面官能团等理化性质发生显著改变。碳纳米材料的环境转化一方面可导致其胶体稳定性、迁移能力和生物效应发生改变,另一方面可显著影响其富集、输送和转化环境污染物的能力,因此,环境转化决定了碳纳米材料的环境行为及其效应。本文总结了近年来有关人工碳纳米材料环境转化及其效应的主要研究成果,探讨了环境转化影响碳纳米材料环境行为与效应的关键机制和构效关系。     

铅锌对烟草复合污染程度的分析

随着工农业的发展,越来越多的污染物进入环境中共存并发生着复杂的相互作用[1]。因此对多种污染物相互作用形成的复合污染效应的研究已成为环境科学研究的重要方向[2-7]。其中重金属由于难以被生物降解,并可通过食物链富集,危害人体健康,而成为当今世界普遍关注的环境问题之一。在重金属污染中,铅污染的来源广泛,而且铅是毒性较大的重金属之一,因此铅对环境的污染尤为突出。锌是植物微量营养元素,同时也是环境污染元素。一些研究报道了Pb-Zn共存条件下二者的环境生态效应。如秦天才等[8]探讨了Pb-Zn复合污染对小白菜根系的生理生态效应,结…     

纳米银的神经毒理学效应

纳米银是目前商品化程度最高的纳米材料之一。由于其独特的表面等离子共振性能、优良的抗菌活性,这种纳米材料已被广泛地应用于医药卫生、工业及日常生活等多个领域。随着纳米银应用领域的不断扩展,其生物安全性也受到了越来越多的关注。由于纳米银能够通过跨越血脑屏障等途径进入生物体脑部,因此纳米银的神经毒理学效应受到广泛关注,近年来已成为该领域研究热点之一。本综述总结了纳米银的脑累积效应以及进入脑组织的途径,主要包括经鼻通过嗅神经直接入脑和穿透血脑屏障。纳米银的神经毒性效应包括受暴露动物体的神经行为学改变、脑部的组织病理学效应或神经元和神经胶质细胞的形貌变化,与神经递质水平改变内在作用机制与氧化应激和炎性反应相关。纳米银的粒径、表面涂层和银离子释放是影响纳米银神经毒性的关键因素。本文最后提出当前纳米银神经毒理学研究中存在的问题及今后的研究方向。     

稀土发挥生物效应的机制及其作用物种探讨

稀土在工业、医药领域、基础研究以及在我国的广泛农用引起了人们对其生物效应机理以及可能毒性的关注.在稀土生物学效应机理及毒性的研究中,无论是在动物水平还是细胞层次,引起生物学效应的稀土物种都是一个关键问题,一直存在争议.本文对以动物、细胞为模型的生物效应研究中的实验条件进行分析,对生理条件下引起稀土生物学效应的可能物种提出"稀土离子池"(rare earth ion pool)模型,并对其引起生物学效应的活性物种以及与细胞膜相互作用的方式进行了探讨,以期为阐明复杂生物学体系中稀土化合物的作用机制提供思路.     

中空纤维膜液相微萃取-气质联用法测定鱼肉中的有机磷农残

有机磷在我国农业中得到广泛的应用,带来了环境的污染.除植物源性食品易有有机磷残留外,通过环境、食物链等途径进入动物体内的农药残留问题日益引起人们的关注.     

我国POPs检测电学纳米器件研究获系列成果

近期,中科院合肥物质科学研究院智能所仿生功能材料与传感器件研究中心在持久性有机污染物检测电学纳米器件研究方面取得一系列新成果。持久性有机污染物（POPs）指人类合成的能持久存在于环境中、通过生物食物链（网）累积、并对人类健康产生危害的化学物质,它具有毒性高、化学稳定性强等特点。传统检测方法复杂,检测仪器体积大、成本高,因而利用纳米材料独特的物理化学效应,研制具有现场实时检测功能的纳米传感器件,简化检测程序,降低成     

碳纳米材料与共存污染物的联合毒性

碳纳米材料(carbon nanomaterials,CNMs)具有广泛的应用,其产量飞速增长,并在纳米产品的消费过程中不可避免地被释放到环境中.环境中的CNMs能够与共存污染物(如有机污染物、重金属和其他纳米颗粒)相互作用,影响彼此的归趋及毒性效应.因此在评价CNMs的环境风险时,CNMs与环境中共存污染物的联合毒性不容忽视.本文首先归纳了CNMs对生物体的直接及间接致毒机制,随后着重探讨了CNMs与有机污染物、重金属等环境污染物的联合毒性,从CNMs与其他污染物的作用方式入手,探究了联合毒性与单一毒性发生差异(增强或抑制)的机制,最后对目前CNMs与共存污染物联合毒性的评价方法、研究水平以及面临的挑战进行了分析和展望,为准确评估并深入理解CNMs的环境风险提供一定的理论基础.     

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。     

核酸适配体功能化的稀土上转换纳米材料在生物检测中的应用

稀土上转换纳米材料可以吸收近红外光并发射出可见光或紫外光,在生物传感领域得到了广泛研究。核酸适配体能高特异性和高亲和性地与靶标物结合,被广泛应用于生物传感、疾病诊断等领域。将稀土上转换纳米材料与核酸适配体结合构建的检测体系,可实现对目标物灵敏、高选择性的检测。本文介绍了近几年核酸适配体功能化的稀土上转换纳米材料在生物小分子、蛋白质、核酸、病原微生物、细胞等方面的应用,并展望了其在分析检测领域的发展前景。     

稀土离子对微生物Hormesis效应机制的研究进展

稀土离子生物活性的研究始于20世纪初,研究表明稀土离子对微生物具有广泛的"低促高抑"现象,即Hormesis效应。就稀土离子对微生物产生Hormesis效应的可能机制进行了综述,其中包括稀土离子对生物膜、核酸分子以及酶分子作用,以期为更好地理解稀土离子与微生物的相互作用、扩展稀土离子在微生物育种方面的应用提供参考。     

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。     

纳米材料诱导内质网应激途径的研究进展

随着纳米技术的蓬勃发展,纳米材料已被广泛用于化妆品、医药卫生、国防科技等领域.由于纳米材料的特殊物理化学性质,在其生产、加工、运输以及应用的过程中增加了人类的暴露风险及潜在的健康危害.研究显示,纳米材料能够在动物、细胞、分子及基因水平对生物体造成毒性损害,而活性氧的生成和氧化应激的产生则是这种毒性损害的重要机制.内质网作为细胞内蛋白质合成、加工及储存Ca~(2+)的重要场所,对细胞内稳态的变化十分敏感,细胞的氧化应激损伤及细胞内Ca~(2+)平衡的紊乱都会诱发内质网应激,继而通过内质网应激途径导致细胞凋亡.本文对纳米材料与内质网应激及相关细胞功能的影响进行了综述.     

酶消解-单颗粒电感耦合等离子体质谱法测定农产品中纳米铂颗粒

铂纳米颗粒在汽车行业中被广泛用作汽车尾气催化剂.随着铂纳米颗粒在工业生产中的广泛应用,它在环境中广泛分布并可能从植物累积进入食物链中.因此,建立一种在农产品中的定量分析方法是至关重要的.以酶消解的前处理方法结合单颗粒-电感耦合等离子体质谱法(Single particle ICP-MS,SP-ICP-MS)测定农产品中...     

冷原子吸收光谱法测定鱼体内不同组织中的汞含量

汞在水生生物体中有很强的富集效应,并可通过食物链富集进入人体,具有生物致畸、免疫毒性,神经毒性效应。1956年日本的水俣病就是典型的汞中毒事件,其中多人因误食含汞的鱼肉而死亡。鱼是人们主要的肉类食物之一,对鱼体汞含量的监     

稀土纳米材料的制备与组装

稀土元素具有特殊的电子构型，使其在许多领域得到十分广泛的应用。稀土纳米化将有助于发现新性质、开拓新材料，因此，稀土纳米材料已经成为研究的热点。综述了各种形态稀土纳米材料的制备和性质、稀土纳米材料的复合与组装等方面的进展。     

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.