三种典型碳纳米材料诱发斑马鱼毒性的比较研究

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随着材料科学的兴起和新材料被不断的发现,纳米材料以其比较大的比表面积、良好的机械强度以及热电传导能力等优良特性成为新时代新材料的新宠。随着这种新型材料的兴起和逐渐被广泛的应用,使得其排放入环境中的生态风险和对生物的毒性机理被愈发注意。本文通过选取三种典型纳米材料:氧化石墨烯、羧基单壁碳纳米管以及量子点氧化石墨烯,通过对着三种纳米材料进行表征了解后掌握了其表面以及粒径数据,该数据与供应商提供的数据基本吻合。使这三种材料分别以不同的浓度梯度(0.01mg/L、0.1mg/L、1mg/L和10mg/L),模拟斑马鱼自然生长的状况对斑马鱼的胚胎/幼鱼受精8小时后进行为期5天的急性暴露实验,使用这三种纳米材料的低浓度溶液(0.01mg/L)对斑马鱼成鱼的慢性低浓度长期(21天)暴露实验来确定这三种典型的碳纳米材料对斑马鱼的胚胎/幼鱼和成鱼诱发的毒性大小,同时对这三种碳纳米材料各自对斑马鱼胚胎/幼鱼和成鱼的毒性指标进行比较研究。  得出结论为在不同浓度梯度的三种碳纳米材料对斑马鱼发育了5天的胚胎/幼鱼的毒性影响为:三种碳纳米材料均会对斑马鱼胚胎/幼鱼产生潜在的毒性作用,虽然这三种碳纳米材料在急性暴露中对斑马鱼胚胎/幼鱼的存活率影响并不显著,但是在氧化损伤(ROS)、线粒体膜电位损伤(JC-1)和β-半乳糖苷酶(β-Gal)的测试中,在每种不同材料的各个浓度组之间出现了明显的剂量-效应关系,即同种纳米材料对斑马鱼幼鱼的伤害会随着该种纳米材料的浓度升高而增强,且同等浓度不同组之间的比较趋势也比较明显。经比较,虽然在某些浓度水平上这三种纳米材料诱发的斑马鱼幼鱼的毒性有差异,但是从总体上来看这三种纳米材料对斑马鱼幼鱼的损伤顺序为氧化石墨烯<碳纳米管<量子点氧化石墨烯。  在对斑马鱼成鱼的慢性暴露实验中,斑马鱼成鱼并未出现死亡等毒理现象,但是通过总超氧化物歧化酶(T-SOD)和丙二醛(MDA)的测试中发现在斑马鱼的体内酶的活性受这三种纳米材料的影响在发生着改变。实验结果表明这三种纳米材料均会对斑马鱼成鱼的总超氧化物歧化酶的活性产生抑制,并且通过对丙二醛的测试表明这三种纳米材料同样会是斑马鱼成鱼产生脂质过氧化作用,且在三种纳米材料中氧化石墨烯对斑马鱼成鱼的影响最大,其余两种材料对斑马鱼成鱼的影响较氧化石墨烯要小且两组的差别不明显;另外在β-半乳糖苷酶对斑马鱼成鱼的腮及肾脏进行染色时同样发现了这三种纳米材料对斑马鱼的这两处器官的衰老均有显著的促进作用,且两种器官的检测结果显示促进作用的排序为氧化石墨烯>量子点氧化石墨烯>碳纳米管;代谢组学对氨基酸检测的结果也证实了这一结论。
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