納米銀的生物效應(yīng)及毒性作用機(jī)制.pdf

1、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文納米銀的生物效應(yīng)及毒性作用機(jī)制姓名：吳源申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：環(huán)境科學(xué)指導(dǎo)教師：江桂斌20100401摘要眾所周知，生命早期小型魚對(duì)化學(xué)物質(zhì)暴露和環(huán)境應(yīng)激比較敏感，本部分實(shí)驗(yàn)采用目前通行的部分生命周期實(shí)驗(yàn)(Partial1ifetest)檢測(cè)納米銀的胚胎毒性。在70d暴露期間，較高濃度納米銀顆粒(4001000pg／L)明顯抑制medaka胚胎的發(fā)育過程，比較典型的毒性包括發(fā)育延遲、色素細(xì)胞減少、視頂蓋最大

2、寬度(腦發(fā)育指標(biāo))減少以及血液緩流等。胚胎期的觀察還發(fā)現(xiàn)納米銀暴露造成高發(fā)生率的形態(tài)發(fā)育異常和畸形，包括水腫、骨骼畸形、心臟異常、眼睛發(fā)育異常以及鰭膜缺損等等。實(shí)驗(yàn)中得到的發(fā)育遲滯和畸形發(fā)生率的非線性劑量反應(yīng)關(guān)系反映了納米銀顆粒毒性作用的復(fù)雜性。在實(shí)驗(yàn)中我們還發(fā)現(xiàn)大量水腫病及淤血的medaka胚胎孵化后常常伴隨形態(tài)發(fā)育異常，因此推測(cè)納米銀暴露造成胚胎期medaka滲透壓調(diào)節(jié)紊亂，而淤血意味著血循環(huán)系統(tǒng)輸送營養(yǎng)素質(zhì)能力的下降，這些可能是造

3、成胚胎期medaka發(fā)育異常的主要作用機(jī)制。本實(shí)驗(yàn)提示體內(nèi)實(shí)驗(yàn)是評(píng)價(jià)納米銀顆粒毒性作用的敏感實(shí)驗(yàn)方案，同時(shí)部分生命周期實(shí)驗(yàn)可以有效地評(píng)價(jià)納米銀顆粒的發(fā)育毒性和生態(tài)危害。依據(jù)胚胎發(fā)育毒性實(shí)驗(yàn)，我們通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡技術(shù)、組織生化分析以及自由基測(cè)定探討了納米銀胚胎毒性的作用機(jī)制。納米銀顆?？梢云茐膍edaka卵殼表面結(jié)構(gòu)和完整性，損害卵殼的機(jī)械保護(hù)作用，同時(shí)降低卵殼維持卵內(nèi)外環(huán)境滲透壓平衡的能力，這些可以從機(jī)理上解釋水腫病高發(fā)和胚胎發(fā)

4、育毒性。納米銀暴露造成卵內(nèi)乳酸脫氫酶(LDH)活性明顯增加，表明medaka胚胎處于缺氧環(huán)境，而缺氧會(huì)影響需氧生物的能量代謝及正常發(fā)育。根據(jù)卵內(nèi)SOD活性、還原型GSH含量、脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)濃度、活性氧族(ROS)以及單線態(tài)氧的變化，納米銀還造成medaka胚胎產(chǎn)生氧化應(yīng)激。這些生物效應(yīng)或毒性效應(yīng)主要發(fā)生在胚胎發(fā)育早期，隨著胚胎期幼魚的發(fā)育，納米銀顆粒所致的部分毒性效應(yīng)具有恢復(fù)趨勢(shì)。雖然如此，由于生命早期淡水魚(如胚胎、孵

5、化后幼魚)對(duì)化學(xué)物質(zhì)暴露和環(huán)境應(yīng)激比較敏感，此時(shí)期幼魚發(fā)生嚴(yán)重和不可逆損傷肯定影響水生魚類群落。納米銀表面容易被氧化，在水、體液、生物體內(nèi)很容易釋放離子態(tài)銀(A礦)，而后者影響著納米銀的生物效應(yīng)和毒性作用。采用銀離子選擇電極法測(cè)定不同含量納米銀溶液中A礦的含量，數(shù)據(jù)表明新鮮制備的溶液中銀陽離子比例為094％101％，釋放率與時(shí)間成非線性增加。利用成年medaka亞慢性毒性實(shí)驗(yàn)比較銀離子含量相當(dāng)?shù)募{米銀與Ag的組織分布、死亡率、氧化應(yīng)激效