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.     

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)。     

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。     

大长径比金纳米棒的合成及其单细胞毒性研究

利用三步晶种生长法合成长径比约为14的大长径比金纳米棒(GNR),利用巯基十一酸(MUDA)对金纳米棒表面进行了生物适应性修饰,并在宏观水平上研究了修饰前后的金纳米棒在对细胞活性的影响。利用单细胞方法分别考察了修饰后的纳米金棒对细胞贴壁过程、增殖速率、细胞内ROS以及骨架排布的影响。虽然MTT细胞活性结果显示内吞后的金纳米棒对细胞无毒,但单细胞毒性分析方法发现,不同浓度纳米金棒对早期贴壁过程有较小的影响,且内吞的纳米金棒在一定程度上促进了细胞的增殖,而高浓度下纳米金棒引起了细胞内ROS含量的升高,并破坏了细胞内骨架纤维排布。本研究建立了用单细胞行为分析纳米颗粒对细胞毒性的方法,证明了以往仅仅利用MTT等宏观手段分析纳米材料生物适应性是不足的。纳米材料在生物医学领域的进一步应用还应考虑单细胞及分子水平上的毒性效应。     

载紫杉醇星型M-PLA-TPGS纳米颗粒的合成及其用于前列腺癌治疗药物载体的研究

合成了一种甘露醇引发的星型共聚物甘露醇-聚乳酸-聚乙三醇1000维生素E琥珀酸酯(M-PLATPGS).利用纳米沉淀法制备载紫杉醇M-PLA-TPGS纳米颗粒.纳米颗粒近似球形,粒径分布较窄.对载药纳米颗粒进行粒径、表面电荷、载药量、包封率和体外药物释放的表征,结果表明,体外药物释放呈双相释放模型,M-PLA-TPGS纳米颗粒在前列腺癌PC-3细胞中的摄取水平要高于PLGA和PLA-TPGS纳米颗粒.载紫杉醇M-PLA-TPGS纳米颗粒对于前列腺癌细胞的的毒性显著高于载紫杉醇PLA-TPGS纳米颗粒和商业制剂Taxol,证明星型M-PLA-TPGS聚合物作为纳米药物载体优于线性PLGA和PLA-TPGS聚合物.     

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。     

中科院长春应化所:发现多功能诊疗纳米颗粒

正中国科学院长春应用化学研究所研究员田华雨和陈学思报道了一种多功能诊疗纳米颗粒,其可同时实现"增强渗透滞留"(EPR)效应和体内快速清除功能。该成果近期发表在《美国化学学会—纳米》上。具有诊疗功能的纳米颗粒在临床转化中面临许多挑战。其中,具有适宜尺寸的纳米颗粒可以具有较好的EPR效应,从而在肿瘤内蓄积,但可能引起潜在的体内毒性。较小纳米颗粒虽能实现快速肾清     

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。     

单分子荧光成像研究单颗粒纳米催化机制

纳米颗粒通常具有优异的催化性能,但由于其内在的异质性,宏观水平的表征难以确定单个纳米颗粒可靠的构效关系和潜在的催化反应机制.单分子荧光成像技术具有单分子灵敏度、高时空分辨率的优点,可以在单颗粒水平实现反应产物的超灵敏检测,因而在纳米催化领域得到了广泛应用.本文综述了单分子荧光成像的发展以及该技术在揭示单颗粒纳米催化反应机制中的应用,主要包括尺寸效应、晶面效应、表面缺陷、等离激元效应、双金属效应、活化能、纳米限域效应以及单颗粒催化通讯等方面.最后总结和展望了单分子荧光成像技术在纳米催化研究中的挑战与发展方向.     

食品中纳米二氧化钛的毒性效应及机制研究进展

随着科技的发展,纳米二氧化钛(Ti O2)在食品行业被广泛应用,其安全性也引起人们的普遍关注.本文综述了国内外关于食品中纳米Ti O2颗粒的毒性研究进展,介绍了纳米Ti O2的理化特点、代谢途径、毒性效应和作用机制.本文将为纳米Ti O2的安全性研究及其在食品领域的应用提供参考.     

海洋酸化条件下重金属和金属纳米颗粒的环境行为及其对海洋生物的影响

工业革命以来,海洋吸收人类排放的CO_2,导致地球表层海水碳酸盐浓度和pH持续下降,使得全球海洋出现酸化现象.海洋酸化(ocean acidification,OA)除直接威胁海洋生态系统的稳定外,还通过改变海洋污染物的环境行为间接改变其对海洋生物的毒性效应.本文以重金属和金属纳米颗粒(metallic nanoparticles,MNPs)等环境污染物作为主要的研究对象,通过对OA的成因进行深入分析,重点研究OA改变重金属的存在形态和影响金属纳米颗粒的溶解、悬浮、迁移等一系列过程的主要机理,探明这些重金属和MNPs的关键环境过程的改变对海洋生物个体的影响,并对其造成的毒性差异进行了重点分析.最后对OA与共存污染物毒性效应进一步需开展的研究工作进行了重点展望.     

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.     

纳米TiO_2材料对人类健康的环境风险分析

纳米二氧化钛具有卓越的物理化学性能,在环境、医学、电子信息等众多领域得到了广泛的应用.然而,随着纳米二氧化钛材料的广泛应用,它给环境及人类健康带来的潜在风险也开始引起人们的关注.相关研究表明,纳米二氧化钛颗粒或含纳米二氧化钛的材料对某些生物具有明显的毒性作用,且在特定条件下这种毒性作用会加强.本文对目前有关纳米二氧化钛应用中有关环境及健康风险的文献进行了综述,在介绍纳米二氧化钛材料在光催化作用等领域应用的基础上,分析了其对环境及人类健康可能带来的潜在风险,并提出了目前研究中存在的不足及进一步研究的建议.     

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.     

纳米氧化钛与小鼠乙酰胆碱酯酶的作用关系

纳米TiO₂已在各领域得到广泛应用, 由于其小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等性质因而具有很强的生物学效应, 易进入人体内, 因而担心对人的健康构成潜在危害作用, 但其作用机制不明朗. 通过体内和体外实验相结合的研究方法, 运用光谱学的手段, 研究了纳米TiO₂颗粒与乙酰胆碱酯酶(AChE)结构-功能的作用关系. 结果表明, 在体内, 随着纳米TiO₂颗粒处理剂量的增加, AChE活性明显增加. 在体外, 一定浓度范围内纳米TiO₂颗粒对AChE有显著的激活作用. 光谱学分析证实纳米TiO₂颗粒与AChE直接发生结合作用, 强结合位点数为1.6个, 结合常数为2.56×10⁷ L•mol^－1, 而弱结合位点的结合常数为3.06×10⁶ L•mol^－1. 过多纳米TiO₂颗粒的结合将导致AChE去折叠并破坏其二级结构. 提示纳米TiO₂颗粒处理引起小鼠体内AChE活性的变化可能与纳米TiO₂颗粒结合后引起AChE的结构变化有密切关系.     

纳米颗粒与蛋白质分子的相互作用

纳米技术的快速发展和广泛应用前景,引起了人们对纳米生物效应和安全性问题的普遍关注。为保证纳米技术的健康持续发展,纳米颗粒与生物体的相互作用以及产生的生物学效应不容忽视。为充分了解纳米颗粒物产生的生物学效应,阐明纳米颗粒如何进入生物体以及与生物体相互作用的分子过程至关重要。在总结国内外相关研究的基础上,本文介绍了纳米颗粒进入机体的主要途径,并系统综述了纳米颗粒与蛋白质分子的相互作用及其表征方法,以及纳米颗粒与蛋白质相互作用对蛋白质结构功能和纳米颗粒生物效应的影响。     

多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒基因载体的研制及应用

以可溶性淀粉为原料, 利用反向微乳液法, 加入交联剂三氯氧磷, 制备了直径为50 nm左右带负电荷的交联淀粉纳米颗粒. 以该纳米颗粒为内核, 经多聚赖氨酸修饰, 得到了多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒(PLL-StNP). 对PLL-StNP进行了颗粒粒度、稳定性和电性的表征, 并通过颗粒的体外细胞毒性检测、颗粒与DNA结合能力及细胞转染等方面的分析, 发现多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒(PLL-StNP)有可能作为基因载体, 在此基础上发展了多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒基因载体的构建与基因转染技术. 作为非病毒基因载体, 赖氨酸淀粉纳米颗粒具有基因装载量大、转染率高、细胞毒性低以及可生物降解等优点.     

纳米颗粒-蛋白相互作用及其生物效应研究

纳米颗粒和蛋白分子的相互作用及其生物学效应是当今纳米生物领域的研究热点之一,对于正确评估纳米安全性,指导纳米颗粒的生物学应用具有重要意义.本文首先介绍了纳米颗粒和蛋白分子之间的相互作用,在总结国内外相关文献和课题组工作的基础上,重点阐述了纳米颗粒-蛋白冠对蛋白分子的结构和功能、纳米颗粒的生物相容性及细胞摄取等的影响,指出在进一步的工作中,应注重研究纳米颗粒-蛋白冠对某一具体生物学过程的影响,为设计具有不同生物学应用的纳米颗粒-蛋白冠提供基础.     

铅毒性的研究进展

对铅的毒性,包括对骨髓造血系统、免疫系统、神经系统以及其他毒害作用进行了综述。大量研究表明,铅对机体损伤呈多系统性、多器官性。铅作为中枢神经毒物,对儿童的健康和智能的危害更严重。必须采取积极措施防治铅污染。