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目的:(1)对单壁碳纳米管进行功能化修饰,比较功能化修饰前后单壁碳纳米管的毒性。
(2)利用去除绒包膜后的斑马鱼胚胎评价单壁碳纳米管的生物毒性;
方法:
(1)单壁碳纳米管Csingle-wal1edcarbonnanotube,SWCNT)的功能化修饰与表征:以混酸(硫酸和硝酸〉氧化SWCNT制备竣基化单壁碳纳米管CSWCNT-COOH);然后以甲氧基聚乙二醇胶(mPEG-NH2,MW=5kD)对SWCNT-COOH进行修饰:以紫外-可见分光光度法(UV-Vis)、傅立叶换红外光谱仪(F下IR)对SWCNT-mPEG进行结构表征与组成分析,并用透射电子显微镜(TEM)来比较SWCNT-COOH和SWCNT-mPEG的形貌特征。
(2)利用未脱膜斑马鱼胚胎评价单壁碳纳米管的生物毒性:设立7个实验组,分别是SWCNT-mPEG梯度浓度组(80mg.L-1、40mg.L-1、20mg.L-1、10mg.L-1)、空白对照组、SWCNT-COOH对照组(80mg.L-1)、mPEG-NH2对照组(6.0g.L-1),观察记录24hpf和96hpf斑马鱼胚胎的孵化率、畸形率和死亡率:设立2个实验组,SWCNT-COOH(80mg.L-1)和SWCNT-mPEGC80mg.L-1),以透射电子显微镜(TEM)观察24hpf斑马鱼胚胎切片:设立2个实验组,即SWCNT-COOHC80mg.L-1)和空白组,以扫描电镜CSEM)观察24hpf斑马鱼胚胎绒包膜。
(3)利用脱膜斑马鱼胚胎评价单壁碳纳米管的生物毒性:体视显微镜下机械法脱去斑马鱼胚胎绒包膜,未脱膜和脱膜斑马鱼胚胎各设立5个实验组,SWCN下COOH梯度浓度组(160mg.L-1、80mg.L-1,40mg.L-1、20mg.L-1)、空白对照组,观察记录24hpf和96hpf斑马鱼胚胎的畸形率、死亡率或孵化率:设立2个脱膜斑马鱼胚胎实验组,SWCNT-COOH(80mg.L-1)和空白组,以TEM观察24hpf斑马鱼胚胎切片。
(4)单壁碳纳米管对脱膜斑马鱼胚胎SOD活力和MDA含量的影响:设立5个实验组,SWCN下COOH梯度浓度组(160mg.L-1、120mg.L-1、80mg.CI、40mg.L-1)、空白对照组,酶标法测定24hpf斑马鱼胚胎的SOD活力和肌IDA含量。
结果:
(1)制得的分散性良好的SWCNT-mPEGoTEM结构表征表明,未经任何修饰的SWCN下COOH容易团聚成碳纳米管束,在水中分散性较差:而SWCNT-mPEG在水中具有较好的分散性,碳管长度较短。UV-Vis测定SWNT-mPEG拥有SWCN下COOH的最大吸收波长(253nm)和mPEG-NH2的最大吸收波长(192nm)oF下IR光谱结构分析表明,SWCN下COOH的C=O吸收峰在SWCN下mPEG中发生分裂,形成1700cm-1(反对称)和1560cm-1(对称)两个吸收峰;而mPEG小JH2的NH2吸收峰在SWCN1工mPEG中由1619cm-1向高频移动至1651cm-1。
(2)SWCNT-mPEG和SWCNT-COOH均表现出较低的生物毒性;TEM结果没有发现SWCNT-mPEG和SWCNT-COOH进入了未脱膜的斑马鱼胚胎,而且对胚胎超微结构均无明显影响;SEM结果显示绒包膜孔径为500nm左右,内宽外窄,外层被大量的生物颗粒覆盖,SWCNT大量聚集在绒包膜外层,只有少量能够穿过绒包膜进入了内层。
(3)脱除绒包膜后,SWCN下COOH各浓度组死亡率均高于空白组,并且没有随着浓度的增加而增加:脱膜各浓度组显示出比相应未脱膜浓度组稍高的死亡率。
(4)SOD、MDA测定结果:SWCN下COOH对72hpf斑马鱼胚胎的SOD活力和MDA含量没有显著影响。
结论:制备了分散性较好的单壁碳纳米管偶联物(SWCN1工mPEG),SWCN下COOH和SWN下mPEG均对斑马鱼胚胎具有较低的毒性,绒包膜对碳纳米管进入斑马鱼胚胎是一个有效的保护屏障,SWCNT-COOH对斑马鱼胚胎并没引起明显的氧化损伤。
(2)利用去除绒包膜后的斑马鱼胚胎评价单壁碳纳米管的生物毒性;
方法:
(1)单壁碳纳米管Csingle-wal1edcarbonnanotube,SWCNT)的功能化修饰与表征:以混酸(硫酸和硝酸〉氧化SWCNT制备竣基化单壁碳纳米管CSWCNT-COOH);然后以甲氧基聚乙二醇胶(mPEG-NH2,MW=5kD)对SWCNT-COOH进行修饰:以紫外-可见分光光度法(UV-Vis)、傅立叶换红外光谱仪(F下IR)对SWCNT-mPEG进行结构表征与组成分析,并用透射电子显微镜(TEM)来比较SWCNT-COOH和SWCNT-mPEG的形貌特征。
(2)利用未脱膜斑马鱼胚胎评价单壁碳纳米管的生物毒性:设立7个实验组,分别是SWCNT-mPEG梯度浓度组(80mg.L-1、40mg.L-1、20mg.L-1、10mg.L-1)、空白对照组、SWCNT-COOH对照组(80mg.L-1)、mPEG-NH2对照组(6.0g.L-1),观察记录24hpf和96hpf斑马鱼胚胎的孵化率、畸形率和死亡率:设立2个实验组,SWCNT-COOH(80mg.L-1)和SWCNT-mPEGC80mg.L-1),以透射电子显微镜(TEM)观察24hpf斑马鱼胚胎切片:设立2个实验组,即SWCNT-COOHC80mg.L-1)和空白组,以扫描电镜CSEM)观察24hpf斑马鱼胚胎绒包膜。
(3)利用脱膜斑马鱼胚胎评价单壁碳纳米管的生物毒性:体视显微镜下机械法脱去斑马鱼胚胎绒包膜,未脱膜和脱膜斑马鱼胚胎各设立5个实验组,SWCN下COOH梯度浓度组(160mg.L-1、80mg.L-1,40mg.L-1、20mg.L-1)、空白对照组,观察记录24hpf和96hpf斑马鱼胚胎的畸形率、死亡率或孵化率:设立2个脱膜斑马鱼胚胎实验组,SWCNT-COOH(80mg.L-1)和空白组,以TEM观察24hpf斑马鱼胚胎切片。
(4)单壁碳纳米管对脱膜斑马鱼胚胎SOD活力和MDA含量的影响:设立5个实验组,SWCN下COOH梯度浓度组(160mg.L-1、120mg.L-1、80mg.CI、40mg.L-1)、空白对照组,酶标法测定24hpf斑马鱼胚胎的SOD活力和肌IDA含量。
结果:
(1)制得的分散性良好的SWCNT-mPEGoTEM结构表征表明,未经任何修饰的SWCN下COOH容易团聚成碳纳米管束,在水中分散性较差:而SWCNT-mPEG在水中具有较好的分散性,碳管长度较短。UV-Vis测定SWNT-mPEG拥有SWCN下COOH的最大吸收波长(253nm)和mPEG-NH2的最大吸收波长(192nm)oF下IR光谱结构分析表明,SWCN下COOH的C=O吸收峰在SWCN下mPEG中发生分裂,形成1700cm-1(反对称)和1560cm-1(对称)两个吸收峰;而mPEG小JH2的NH2吸收峰在SWCN1工mPEG中由1619cm-1向高频移动至1651cm-1。
(2)SWCNT-mPEG和SWCNT-COOH均表现出较低的生物毒性;TEM结果没有发现SWCNT-mPEG和SWCNT-COOH进入了未脱膜的斑马鱼胚胎,而且对胚胎超微结构均无明显影响;SEM结果显示绒包膜孔径为500nm左右,内宽外窄,外层被大量的生物颗粒覆盖,SWCNT大量聚集在绒包膜外层,只有少量能够穿过绒包膜进入了内层。
(3)脱除绒包膜后,SWCN下COOH各浓度组死亡率均高于空白组,并且没有随着浓度的增加而增加:脱膜各浓度组显示出比相应未脱膜浓度组稍高的死亡率。
(4)SOD、MDA测定结果:SWCN下COOH对72hpf斑马鱼胚胎的SOD活力和MDA含量没有显著影响。
结论:制备了分散性较好的单壁碳纳米管偶联物(SWCN1工mPEG),SWCN下COOH和SWN下mPEG均对斑马鱼胚胎具有较低的毒性,绒包膜对碳纳米管进入斑马鱼胚胎是一个有效的保护屏障,SWCNT-COOH对斑马鱼胚胎并没引起明显的氧化损伤。