论文摘要
随着纳米科技的发展,纳米银和纳米二氧化钛颗粒在人类生活中的应用日益广泛,它们进入水环境中会对生活在其中的生物体产生毒性效应。纤毛虫原生动物为单细胞真核生物,广泛分布于水环境中,对外界环境的刺激比较敏感,且处于水体食物链的底层,是良好的风险评估模式生物,其中,单细胞腹毛类纤毛虫冠突伪尾柱虫（Pseudourostyla cristata）具有表膜薄且身体柔软的特点。因此,本实验选用其为受试生物,研究粒径30 nm的圆球形纳米银和纳米二氧化钛颗粒对细胞产生的急、慢性毒性效应;采用透射电镜、AO-PI双重荧光染色、傅里叶红外光谱、超氧化物阴离子荧光探针、线粒体跨膜电位检测探针和抗氧化酶活性测定的技术,初步探究两种纳米颗粒对冠突伪尾柱虫产生毒性效应的细胞学机制。结果如下:1.两种纳米颗粒对冠突伪尾柱虫的毒性效应利用纳米银和纳米二氧化钛颗粒分别对细胞进行24 h急性毒性实验,结果显示,细胞死亡率和繁殖抑制率与浓度梯度的对数值均呈线性关系,纳米银颗粒和纳米二氧化钛颗粒对冠突伪尾柱虫的半数致死浓度(24h-LC50)分别为1.21×10-5 mg/L和138.75 mg/L,最低效应浓度（24h-LC0）分别为4.62×10-6mg/L和122.59mg/L,半数效应浓度(24h-EC50)分别为3.55×10-6 mg/L和88.85 mg/L,说明纳米银颗粒对冠突伪尾柱虫产生的急性毒性效应大于纳米二氧化钛颗粒。此外,这两种纳米颗粒均对细胞产生了慢性毒性效应,即对细胞增长繁殖存在抑制作用,并且纳米银颗粒的慢性毒性效应较强。2.两种纳米颗粒对冠突伪尾柱虫毒性效应的细胞学机制初步探究通过AO-PI双重荧光染色结合透射电镜观察发现,高浓度(24h-LC50)的纳米银颗粒会使细胞内产生大量处于不同时期的溶酶体,高浓度和低浓度(24h-EC50)的纳米二氧化钛颗粒均造成细胞膜结构不同程度的损伤,但未观察到两种浓度的纳米银颗粒对细胞膜结构的破坏。利用傅里叶红外光谱检测发现,高浓度的纳米银颗粒会使组成细胞膜化学成分的γ（=C-H）、-COO-、νa(PO2-)、多糖的δ（C-OH）基团含量减少;高、低浓度的纳米二氧化钛颗粒处理不仅使上述基团的含量远少于纳米银颗粒处理组,还会产生大量的RHC=O基团,并造成amideⅠ基团完全消失。综上所述,纳米二氧化钛颗粒对细胞膜结构和化学成分的破坏程度更强。超氧化物阴离子荧光探针、线粒体跨膜电位检测探针、透射电镜观察和抗氧化酶活性测量的结果显示,与纳米二氧化钛颗粒处理组相比,纳米银颗粒使细胞内产生更多的活性氧簇,同时引起线粒体跨膜电位显著降低,并造成线粒体结构的严重破坏。此外,纳米银颗粒对超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性影响均大于纳米二氧化钛颗粒处理组,说明纳米银颗粒对细胞造成的氧化应激损伤强于纳米二氧化钛颗粒。综上,本研究通过比较纳米银颗粒和纳米二氧化钛颗粒对冠突伪尾柱虫与其他模式生物之间的急、慢性毒性效应差异,首次提出冠突伪尾柱虫可作为早期预测纳米材料环境风险的模式生物的建议。本实验首次采用多种显微观察术与傅里叶红外光谱检测相结合的方法对纳米二氧化钛颗粒的致毒机制进行初步探究,得出纳米二氧化钛颗粒主要通过破坏细胞膜而对细胞产生毒性效应的结论。本文从细胞内的细胞器变化及其生化指标的角度初步探究纳米银颗粒的致毒机制,发现纳米银颗粒主要通过破坏线粒体,引起细胞内剧烈的氧化应激反应,最终导致细胞凋亡。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 吕洋
导师: 倪兵
关键词: 纳米银颗粒,纳米二氧化钛颗粒,急性毒性,慢性毒性,细胞毒理
来源: 华东师范大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑
专业: 生物学,环境科学与资源利用
单位: 华东师范大学
分类号: X171.5
总页数: 100
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标签：纳米银颗粒论文; 纳米二氧化钛颗粒论文; 急性毒性论文; 慢性毒性论文; 细胞毒理论文;