纳米材料对细胞生长及生殖的影响及其机制研究
纳米银的体内毒性及毒作用机制研究进展
３．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００９，Ｃｈｉｎａ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ２４ Ａｐｒｉｌ ２０１７ ａｃｃｅｐｔｅｄ １６ Ｊｕｎｅ ２０１７
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍ ａｎｙ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｈａｖｅ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｎａｎｏｓｉｌｖｅｒ ｃｏｕｌｄ ｃａｕｓｅ ｔｏｘｉｃ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｇｅｓｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｒｅｓｐｉｒａｔｏ－ ｒｙ ｓｙｓｔｅｍ ，ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｓ，ａｎ ｄ ｔｈ ｅ ｔｏｘｉｃ ｅｆｆｅｃｔｓ ａｒｅ ｉｎｆｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｆａｃｔｏｒｓ．Ａ ｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔ ｈ ｅ ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｘｉｃ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｉｌｖｅｒ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｓ ｎｏｔ ｃｌｅａｒ．Ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈ ｅ ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｓｉｌｖｅｒ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｍｉｇｈｔ ｂｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈ ｅ ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ ｓｉｌｖｅｒ ｉｏｎｓ，ＲＯＳ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｉｎｆｌａｍｍ ａ－ ｔｏｒｙ ｒｅａｃｔｉｏｎ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ｒｅｓｅａｒ ｃｈ ｓｈｏｗｓ ｔｈ ａｔ ｔｈｅ ｔｏｘｉｃ ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｎａｎ ｏｓｉｌｖｅｒ ｉｓ ａｌｓｏ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｅｎｄｏ－ ｐｌａｓｍ ｉｃ ｒｅｔｉｃｕｌｕｍ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ａｕｔｏｐｈａｇｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｖｉｅｗｓ ｔｈｅ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ａｎｄ ｔｏｘｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｎａｎｏｓｉｌｖｅｒ． Ｋ ｅｙｗ ｏｒｄｓ：ｓｉｌｖｅｒ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ；ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ；ｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ；ｅｎｄｏｐｌａｓｍ ｉｃ ｒｅｔｉｃｕｌｕｍ ｓｔｒｅｓｓ；ａｕｔｏｐｈａｇｙ
美容护肤品中的纳米材料研究
美容护肤品中的纳米材料研究随着科技的不断进步，人们的生活方式和生活观念也在不断变化。
现代人越来越注重自己的外表和形象，尤其是女性，美容和护肤已经成为了她们日常生活中的一部分。
纳米技术的发展为美容和护肤品行业带来了革命性的变化，越来越多的美容护肤品中添加纳米材料，以提高产品的效果和安全性。
一、纳米材料的定义和特点纳米材料是一种尺寸在1-100纳米之间的物质，具有特殊的物理、化学、电学、光学等性质。
纳米颗粒具有比表面积大、活性高、渗透性好、生物相容性好等特点，这些特性使得纳米材料在美容和护肤品中应用潜力巨大。
二、纳米材料在美容护肤品中的应用1. 微针导入纳米复合材料微针导入技术是一种通过皮肤微创的方式将纳米复合材料导入皮肤内部的技术。
由于纳米复合材料的尺寸和结构具有天然皮肤组织相似的特点，使得这种技术的作用更加明显，对皮肤的改善效果更加显著。
2. 纳米银材料纳米银材料是一种抗菌和防腐材料，被广泛应用于美容和护肤品中，如面膜、抗菌洗手液等等。
纳米银具有微小的尺寸和极大的表面积，能够有效杀灭细菌和病毒，并且能够消除肌肤中的毒素和自由基，达到保护和改善皮肤的效果。
3. 纳米美容修复精华纳米美容修复精华是一种能够促进肌肤上皮细胞生长和修复的纳米复合材料，该材料不仅可以修复受损的皮肤，还能够抑制和预防肌肤衰老，具有极高的美容价值。
三、纳米材料带来的问题与挑战虽然纳米材料在美容和护肤品中应用存在巨大的潜力，然而从目前的研究来看，纳米材料在某些情况下可能对人体健康产生不良的影响。
由于纳米材料极小的尺寸和表面积，会导致它们在人体内的传输和代谢速度与传统的大颗粒物质有很大的差异，可能对人体产生不利的影响，如导致肺部疾病、损害生殖系统等。
此外，从法律和管理角度来讲，纳米材料的使用可能会引起监管方面的问题，需要加强针对纳米材料的研究，以确保其在美容和护肤品中的应用安全可靠。
四、结论纳米技术的应用为美容和护肤品行业带来了前所未有的机遇。
纳米材料对浮游生物的毒性效应研究进展
文章编号押2096-4730穴2020雪05-0441-08·综述·纳米材料对浮游生物的毒性效应研究进展金扬湖,周超(国家海洋设施养殖工程技术研究中心,浙江舟山316022)摘要：在医学、材料学及能源学等领域高速发展过程中,广泛应用到纳米材料,其在生产合成及使用过程中不可避免地会通过各种途径排入水环境中,凭借其独特理化性质可沿着水生生物食物链传递,通过不断在高营养级生物体内富集,在个体或细胞上产生毒性效应。
本文通过对典型纳米材料水环境行为、食物链传递规律进行归总,并在此基础上对纳米材料单独作用或与其他污染物交互作用时对浮游生物的毒性效应及作用机理进行阐述分析,对纳米材料水环境毒理学研究进行汇总评估,以期为治理纳米材料污染提供科学依据。
关键词：纳米材料;浮游生物;生物毒性;毒理机制中图分类号：Q955文献标识码：AA Review on Toxicity of Nanomaterials on PlanktonJIN Yang-hu,ZHOU Chao(National Engineering Research Center for Marine Aquaculture,Zhoushan316022,China)Abstract:More and more nanoparticles are used in the rapid development of medicine,materials science and energy science.During its production,synthesis and use,it will be inevitably migrated into the sea through various ways.Because its unique physical and chemical properties,it can be continuously enriched along the aquatic biological food chain and then will produce toxic effects on individual organisms or cells.And nanoparticles act alone or interact with other pollutants will lead to more serious toxic problems.This article summarizes the water environment behaviors and food chain transfer laws of typical nanomaterials,and then analyzes and analyzes the toxic effects and mechanism of plankton on nanomaterials alone or interacting with other pollutants.The material water environment toxicology research will be summarized and evaluated in order to provide scientific basis for the treatment of nano-material pollution.Key words:nanoparticles;plankton;biotoxicity;mechanism of toxicity收稿日期:2020-01-14基金项目:浙江省自然科学基金(LQ18D060006);舟山市科技计划项目(2019C43269);省属高校科研业务费项目(2019J00020);浙江海洋大学省一流学科水产学科开放课题(20190014);“海洋科学”浙江省一流学科建设开放课题作者简介:金扬湖(1996-),男,浙江温州人,硕士研究生,研究方向:海洋生态毒理学.Email:188****************通信作者：周超(1986-).Email:***************442浙江海洋大学学报穴自然科学版雪第39卷纳米材料(nanoparticles,简称NPs)指天然或者人工制造的、三维尺寸上至少有一维大小为纳米尺寸的材料,NPs具备量子尺寸效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等特异效应[1]。
微(纳米)塑料和抗生素的相互作用及对鱼类的联合毒性效应研究进展
生态毒理学报Asian Journal of Ecotoxicology第18卷第5期2023年10月V ol.18,No.5Oct.2023㊀㊀基金项目:国家自然科学基金资助项目(32071617);江苏省自然科学基金资助项目(BK20191455);江苏省 双创博士 项目(JSSCBS20210723)㊀㊀第一作者:陈晨(1998 ),女,硕士研究生,研究方向为风险评价与生态安全,E -mail:****************㊀㊀*通信作者(Corresponding author ),E -mail:***************.cnDOI:10.7524/AJE.1673-5897.20221112001陈晨,宋杰,闫瑾,等.微(纳米)塑料和抗生素的相互作用及对鱼类的联合毒性效应研究进展[J].生态毒理学报,2023,18(5):56-73Chen C,Song J,Yan J,et al.Advances on interaction between micro(nano)plastics and antibiotics along with their joint toxicity to fish [J].Asian Journal of Ecotoxicology,2023,18(5):56-73(in Chinese)微(纳米)塑料和抗生素的相互作用及对鱼类的联合毒性效应研究进展陈晨,宋杰,闫瑾,王慧利,钱秋慧*苏州科技大学环境科学与工程学院,苏州215000收稿日期:2022-11-12㊀㊀录用日期:2023-01-20摘要:中国是微(纳米)塑料和抗生素生产和使用大国,由于过度使用和废水处理设施的限制,大量的抗生素和微(纳米)塑料进入水环境中,对生态环境和人类健康带来潜在威胁㊂微(纳米)塑料可以作为载体通过多种物理和化学作用吸附抗生素并将其转移到生物体内,对水生生物的肠道㊁肝脏㊁神经和生殖系统等造成损伤,并且通过食物链富集和转移,最终威胁到人类的健康㊂本文系统地综述了微(纳米)塑料和抗生素的相互作用以及对鱼类的危害,对微(纳米)塑料和抗生素的联合作用机制的研究方向进行了展望,以期对微(纳米)塑料和抗生素的环境风险研究提供更多理论参考㊂关键词:微(纳米)塑料;抗生素;联合暴露;相互作用;毒性文章编号:1673-5897(2023)5-056-18㊀㊀中图分类号:X171.5㊀㊀文献标识码:AAdvances on Interaction between Micro (nano )plastics and Antibiotics a-long with Their Joint Toxicity to FishChen Chen,Song Jie,Yan Jin,Wang Huili,Qian Qiuhui *School of Environmental Science and Engineering,Suzhou University of Science and Technology,Suzhou 215000,ChinaReceived 12November 2022㊀㊀accepted 20January 2023Abstract :China is one of the major countries manufacturing and using micro(nano)plastics and antibiotics.How -ever,owing to the overuse by human beings and low -efficient removal of micro(nano)plastics and antibiotics by the most wastewater treatment facilities,large quantities of micro(nano)plastics and antibiotics have entered the aquatic environment,posing a huge potential threat to the ecological environment and human health.With adsorbing antibi -otics via a variety of physicochemical interactions and further transferring them into organisms,micro(nano)plastics can damage the intestinal,liver,nervous and reproductive systems of aquatic organisms,which later can be en -riched and migrated through the food chain and finally affect human health.In this review,we summarized the in -teraction between micro(nano)plastics and antibiotics and their joint toxic effects on fish in detail and prospected the future research directions of the mechanism of their joint interactions.This review provides a comprehensive survey and theoretical guidance for the future investigations on evaluation of the environmental risks of micro第5期陈晨等:微(纳米)塑料和抗生素的相互作用及对鱼类的联合毒性效应研究进展57㊀(nano)plastics and antibiotics.Keywords:micro(nano)plastics;antibiotics;joint exposure;interaction;toxicity㊀㊀微(纳米)塑料(micro(nano)plastics,MNPs)和抗生素是地表水体中2种新型环境污染物㊂环境中的微(纳米)塑料主要来源于日化用品(如合成纺织品㊁个人护理产品)㊁运输业(如合成橡胶轮胎的腐蚀)和工业生产(如塑料颗粒),通过河流运输或直接排放到海洋中[1],对水生生物造成影响㊂因COVID-19暴发,抗生素的市场需求暴增[2];同时,废水设施的限制,使得进入市政污水处理厂的部分抗生素随尾水排出,在自然水体中大量累积㊂因此,MNPs和抗生素均在水体中大量存在,其造成的长期效应会在水生生物体内积累,并通过食物链逐渐放大,甚至引起整个水生态系统的慢性毒性效应㊂抗生素与MNPs具有相似的来源和迁移途径,它们在水生环境中不可避免地共存,形成复合污染,因此研究抗生素与MNPs之间的相互作用及其在水生环境中的联合毒性至关重要㊂本文综述了MNPs和抗生素在环境中的污染现状以及两者之间的吸附方式及影响因素,概述了两者联合暴露对鱼类的毒性效应,并对两者的联合作用机制进一步的研究方向进行了展望㊂1㊀抗生素及MNPs的污染现状(Contamination of antibiotics and MNPs)1.1㊀抗生素的污染现状抗生素具有水溶性高和易排出体外的特点,同时由于其大量使用,造成土壤和水体中抗生素的大量积累,已构成生态风险及健康威胁㊂尽管大多数抗生素的半衰期很短,但由于持续排放到环境中,抗生素被认为是一种 假持久性 有机污染物[3]㊂抗生素在医院㊁养殖场等特殊环境中广泛存在[4-7],已有大量文献报道了地表水体中抗生素的浓度,如表1所示㊂尽管抗生素的环境浓度通常处于痕量水平(ng㊃L-1~μg㊃L-1),但低浓度的抗生素仍然可能对水生生物构成风险,同时伴随着抗生素耐药菌株和抗性基因的产生和传播,对水生生态环境和人类健康造成威胁㊂1.2㊀MNPs的污染现状据报道,我国湖水中MNPs的丰度为900~ 34000个㊃m-3[21-25],其中长沙城市湖泊地表水中MNPs的丰度为7050个㊃m-3[24],并且超过89.5%的MNPs尺寸<2mm,最严重的为鄱阳湖,含量达5000 ~34000个㊃m-3[25]㊂美国南卡罗来纳州查尔斯顿港和温亚湾MNPs的检出浓度分别为(6.6ʃ1.3)个㊃m-3和(30.8ʃ12.1)个㊃m-3[26]㊂德国托伦斯湖中MNPs的浓度为0.14个㊃m-3[27]㊂印度红山湖作为向钦奈市北部供水的淡水系统之一,检出MNPs的丰度为5.9个㊃L-1[28]㊂在抗生素检出较多的区域,如污水处理厂㊁垃圾填埋场和蔬菜生产基地等,其周围检测出大量MNPs,丰度为4~72个㊃L-1,并且粒径主要为0~50μm,占检出颗粒的80%[29]㊂Wang等[30]在工业厂房㊁养殖场和鱼塘废水中均检测到了MNPs,其丰度分别为8~23㊁8~40和13~27个㊃L-1,其中89%的MNPs 直径<500mm㊂不同来源的污水或废水之间没有明显差异,表明它们都构成了微塑料污染㊂生活污水处理厂的进水和出水中MNPs丰度分别为18~890个㊃L-1和6~26个㊃L-1,去除效率为35%~98%㊂南京[31]2家污水处理厂进水中的微塑料浓度分别为22.05个㊃L-1和10.30个㊃L-1,虽然其总去除率达到98%和97.67%,但由于日进水量巨大,因此仍有大量微塑料随尾水排放到自然水体中㊂在世界各地,包括偏远的极地地区,几乎都可以检测到微塑料[32-33]㊂因此,在不同营养层级㊁不同栖息地和拥有不同摄食特征的水生生物体内也发现MNPs亦不足为奇[34-35]㊂MNPs和抗生素在环境中广泛分布,尤其在水体中其分布区域重叠度较大,这为它们的相互作用提供了有利条件[36]㊂例如,由于密集的人类活动和抗生素的大量使用,在长江口的地表水中均检测到MNPs和抗生素,它们的最高浓度分别达到10200个㊃m-3和287ng㊃L-1㊂MNPs和抗生素也可能同时存在于北美的苏必利尔湖等沉积物中[37-38]㊂据报道,苏必利尔湖沉积物中的MNPs丰度为0~55个㊃kg-1,同时人们也发现抗生素在苏必利尔湖的沉积物中积累[39-40]㊂此外,在东亚沿海循环水养殖系统和中国渤海海岸线的沉积物中,也同时检测到了MNPs和抗生素及抗性基因的存在[41-42]㊂因此, MNPs可以作为抗生素的载体,驱动抗生素和抗性基因在自然界中的迁移转化[43-44]㊂当被生物体摄入时, MNPs也会改变抗生素在生物体内的蓄积和毒性㊂2㊀MNPs吸附抗生素(Antibiotics adsorbed by MNPs)2.1㊀MNPs吸附抗生素的方式MNPs可以通过多种物理和化学作用吸附抗生58㊀生态毒理学报第18卷素,如范德华力㊁氢键㊁疏水相互作用和离子交换等方式,通过生物富集作用对鱼类产生危害(图1)㊂范秀磊等[45]认为,MNPs吸附抗生素主要经过3个阶段㊂第1阶段,抗生素通过疏水分配作用和范德华力吸附在MNPs表面;第2阶段,抗生素缓慢地从表面扩散到MNPs内部;第3阶段,吸附达到平衡㊂目前已有关于不同类型的微塑料吸附各类抗生素的相关研究,详见表2㊂在MNPs吸附抗生素的过程中,氢键的形成发挥了重要的作用㊂抗生素中一些特定的官能团有助于氢键的生成,例如,聚酰胺(PA)的酰胺基(质子供体基团)和阿莫西林(AMX)㊁四环素(TC)和环丙沙星(CIP)的羰基(质子受体基团)之间可以形成氢键[43,46]㊂傅里叶红外光谱分析显示的3500cm-1和3100cm-1处的峰来源于分子间氢键的相互作用,被认为是CIP㊁左氧氟沙星和聚苯乙烯(PS)㊁聚氯乙烯(PVC)表1 抗生素在地表水体中的检出水平和种类Table1㊀The types and levels of antibiotics detected in surface waters类型Types地点Locations浓度/(ng㊃L-1)Concentration/(ng㊃L-1)抗生素种类Class参考文献References河流River中国渭河西安段Xi an Section of the Weihe River,ChinaND~270.6磺胺类㊁大环内酯类㊁喹诺酮类㊁四环素类Sulfonamides,macrolides,quinolones,tetracyclines[8]中国南四湖入湖河流Nansi Lake s inflowing rivers,ChinaND~694磺胺类㊁大环内酯类㊁喹诺酮类Sulfonamides,macrolides,quinolones[9]中国渤海湾入海河流Seaborne rivers of Bohai Bay,China178.89~229.80磺胺类㊁喹诺酮类㊁四环素类Sulfonamides,quinolones,tetracyclines[10]印度亚穆纳河River Yamuna,IndiaND~19460青霉素类㊁喹诺酮类㊁β-内酰胺类Penicillins,quinolones,β-lacams[11]湖泊Lake中国太湖Taihu Lake,ChinaND~36.472磺胺类㊁喹诺酮类㊁四环素类Sulfonamides,quinolones,tetracyclines[12]中国南四湖Nansi Lake,ChinaND~694磺胺类㊁大环内酯类㊁喹诺酮类㊁四环素类Sulfonamides,macrolides,quinolones,tetracyclines[9]中国东洞庭湖East Dongting Lake,ChinaND~843.49磺胺类㊁大环内酯类㊁喹诺酮类㊁四环素类Sulfonamides,macrolides,quinolones,tetracyclines[13]地表径流Surface runoff中国南京Nanjing,China1.958磺胺类㊁大环内酯类㊁四环素类㊁β-内酰胺类Sulfonamides,macrolides,tetracyclines,β-lactams[14]中国浙江Zhejiang,China508.7磺胺类㊁喹诺酮类㊁四环素类㊁氨霉素Sulfonamides,quinolones,tetracyclines,aminomycins[15]西班牙Spain1300磺胺类㊁大环内酯类㊁喹诺酮类Sulfonamides,macrolides,quinolones[16]水产养殖场Aquafarm中国固城湖蟹塘Crab ponds of Lake Guchenghu,China122~1440磺胺类㊁大环内酯类Sulfonamides,macrolides[17]中国江苏养殖场Aquafarm,Jiangsu,ChinaND~9600磺胺类㊁四环素类Sulfonamides,tetracyclines[18]葡萄牙北部Northern Portugal2.4~10喹诺酮类㊁四环素类Quinolones,tetracyclines[19]污水处理厂Sewage treatmentplant中国杭州Hangzhou,ChinaND~88磺胺类㊁大环内酯类Sulfonamides,macrolides[16]瑞典Sweden410喹诺酮类㊁大环内酯类Quinolones,macrolides[20]海洋Sea中国渤海湾沿海水域Coastal waters of Bohai Bay,China27.85~478.33磺胺类㊁喹诺酮类㊁四环素类Sulfonamides,quinolones,tetracyclines[10]注:ND表示未检出㊂Note:ND means not detected.第5期陈晨等:微(纳米)塑料和抗生素的相互作用及对鱼类的联合毒性效应研究进展59㊀图1 微(纳米)塑料和抗生素联合暴露对鱼类的毒性效应Fig.1㊀The toxicity effects on fish by the joint exposure of micro(nano)plastics and antibiotics之间通过氢键相连接的证据[47-48]㊂Yang 等[49]发现随着pH 值的升高,CIP 上的氢离子减少,并且在PS 上的吸附量降低,因此推测CIP 与PS 通过氢键吸附㊂同时,氢键也被证明是磺胺甲噁唑(SMX)在PA ㊁PS ㊁PVC ㊁聚乙烯(PE)㊁聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上吸附的主要机制[50]㊂大多数MNPs 具有丰富的烷基基团和较强的疏水性,由疏水相互作用主导吸附过程[51]㊂研究表明,疏水作用在一定程度上主导了AMX ㊁TC ㊁CIP ㊁甲氧苄氨嘧啶(TMP)㊁泰乐菌素(TYL)㊁SMX ㊁磺胺甲基嗪和磺胺嘧啶在MNPs 上的吸附,并且具有较高正辛醇-水分配系数(log K ow )的抗生素对MNPs 的亲和力更强[43,52-57]㊂PS 和TC 的结构中均具有苯环,因此二者主要通过疏水相互作用吸附在一起[58]㊂Fu 等[59]还发现老化后的PA ㊁PVC 和PET 可通过疏水相互作用吸附磺胺类抗生素㊂范德华力也是MNPs 吸附抗生素最常见的方式,主要由π-π和静电相互作用组成㊂例如PE 仅通过范德华力吸附CIP ㊁TMP 和磺胺嘧啶(SDZ),并且淡水系统中CIP 通过静电引力增加了在MNPs 表面的吸附能力[43];当pH<6时,PS 和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)通过静电相互作用吸附诺氟沙星(NOR)[60];PA ㊁PE ㊁PVC ㊁PS 和PP 主要通过范德华力吸附SDZ [61]㊂在研究对CIP ㊁TMP 和SDZ 吸附机制时,研究者发现PS 能够同时利用非特异性范德华力和π-π相互作用,而PE 仅利用范德华力,从而导致PS 对于CIP ㊁TMP 和SDZ 具有较高的吸附能力[49,62]㊂Chen 等[63]的研究也证明TC 在PE 上的吸附主要是由范德华力和微孔填充机制控制㊂除此之外,土霉素(OTC)对PS 的吸附主要由阳离子交换机制主导[64]㊂PE 通过疏水和静电相互作用吸附CIP [65]㊂一些MNPs 能够同时通过氢键和π-π堆积作用吸附抗生素,形成稳定结合[66]㊂另外,Wu 等[67]提出了几个新的吸附机制㊂PVC 上的氯原子可以作为电子受体,苯环和双酚上的羟基可以作为电子供体,从而在PVC 和双酚之间形成卤素键[68]㊂因此,推测PVC 与含羟基和苯环的抗生素之间能够形成卤素键㊂烷基和芳香环之间的CH/π相互作用也可以驱动PE 和具有苯环的抗生素之间的吸附㊂由此可知,抗生素在MNPs 上的吸附受到多种机制的影响㊂MNPs 和抗生素的特定结构和性质会影响各种驱动力的贡献,导致吸附能力存在很大差异㊂因此,未来的研究可以集中研究吸附过程中各个机制的相对贡献㊂2.2㊀MNPs 吸附抗生素的影响因素抗生素在MNPs 上的吸附-解吸过程共同决定抗生素在MNPs 上的吸附量,从而影响抗生素在环境中的迁移㊁分布和富集㊂这一吸附-解吸过程主要受到抗生素性质㊁MNPs 类型和环境条件(如离子强度㊁pH 和其他污染物)的影响㊂60㊀生态毒理学报第18卷表2㊀微(纳米)塑料吸附抗生素的主要方式Table2㊀The main modes for the adsorption of antibiotics by micro(nano)plastics抗生素类型Types of antibiotics微(纳米)塑料类型Types of micro(nano)plastics吸附方式Adsorption modes参考文献References磺胺甲噁唑Sulfamethoxazole聚乳酸㊁聚丙烯Polylactic acid,polypropylene疏水相互作用或静电相互作用Hydrophobic interaction or electrostatic interaction[69]磺胺嘧啶Sulfadiazine聚酰胺㊁聚对苯二甲酸乙二醇酯㊁聚乙烯㊁聚氯乙烯㊁聚苯乙烯㊁聚丙烯Polyamide,polyethylene terephthalate,polyethylene,polyvinyl chloride,polystyrene,polypropylene范德华力和微孔填充Van der Waals forces and micropore filling[61]磺胺类抗生素Sulfonamides老化聚酰胺㊁聚氯乙烯Aged polyamide,polyvinyl chloride聚对苯二甲酸乙二醇酯Polyethylene terephthalate疏水相互作用Hydrophobic interaction[59]磺胺嘧啶㊁环丙沙星Sulfadiazine,ciprofloxacin聚乙烯Polyethylene静电相互作用Electrostatic interaction[43]环丙沙星Ciprofloxacin聚乙烯Polyethylene疏水相互作用和静电相互作用Hydrophobic interaction and electrostatic interaction[70]聚苯乙烯㊁聚氯乙烯Polystyrene,polyvinyl chloride疏水相互作用㊁π-π堆叠㊁静电相互作用和氢键Hydrophobic interaction,π-πstacking,electrostatic interaction and hydrogen bonds[71]诺氟沙星Norfloxacin聚苯乙烯㊁聚丁二酸丁二醇酯Polystyrene,polybutanediol succinate静电相互作用Electrostatic interaction[60]恩诺沙星㊁环丙沙星㊁诺氟沙星Enrofloxacin,ciprofloxacin,norfloxacin 聚丙烯㊁聚乙烯㊁聚氯乙烯Polypropylene,polyethylene,polyvinyl chloride疏水相互作用和静电相互作用Hydrophobic interaction and electrostatic interaction[52]土霉素Oxytetracycin聚苯乙烯Polystyrene离子交换Ion exchange[64]四环素Tetracycline聚苯乙烯Polystyrene疏水相互作用Hydrophobic interaction[60]四环素㊁环丙沙星Tetracycline,ciprofloxacin聚乳酸㊁聚氯乙烯Polylactic acid,polyvinyl chloride氢键㊁π-π堆叠和静电相互作用Hydrogen bonds,π-πstacking,and electrostatic interaction[72]四环素㊁金霉素㊁土霉素Tetracycline,aureomycin, oxytetracycin聚乙烯Polyethylene范德华力和微孔填充Van der Waals forces and micropore filling[63]阿奇霉素㊁克拉霉素Azithromycin,clarithromycin聚乳酸㊁聚苯乙烯Polylactic acid,polystyrene疏水相互作用Hydrophobic interaction[73]阿莫西林Amoxicillin聚乙烯㊁聚对苯二甲酸乙二醇酯㊁聚丙烯㊁聚苯乙烯㊁聚氯乙烯Polyethylene,polyethylene terephthalate,polypropylene,polystyrene,polyvinyl chloride静电相互作用Electrostatic interaction[74]阿莫西林㊁四环素㊁环丙沙星Amoxicillin,tetracycline, ciprofloxacin聚酰胺Polyamide氢键Hydrogen bonds[46]第5期陈晨等:微(纳米)塑料和抗生素的相互作用及对鱼类的联合毒性效应研究进展61㊀续表2抗生素类型Types of antibiotics微(纳米)塑料类型Types of micro(nano)plastics吸附方式Adsorption modes参考文献References磺胺嘧啶㊁阿莫西林㊁四环素㊁环丙沙星Sulfadiazine,amoxicillin, tetracycline,ciprofloxacin 聚乙烯㊁聚苯乙烯㊁聚酰胺㊁聚丙烯㊁聚氯乙烯Polyethylene,polystyrene,polyamide,polypropylene,polyvinyl chloride氢键Hydrogen bonds[43]磺胺硫唑㊁磺胺美嗪㊁磺胺甲噁唑㊁环丙沙星㊁恩诺沙星㊁氧氟沙星㊁诺氟沙星㊁四环素Sulfathiazole,sulfametizine, sulfamethoxazole, ciprofloxacin,ennofloxacin, ofloxacin,norfloxacin,tetracycline聚丙烯Polypropylene氢键和疏水相互作用(原始聚丙烯)氢键和静电相互作用(老化聚丙烯)Hydrogen bonds and hydrophobicinteraction(primary polypropylene)Hydrogen bonds and electrostaticinteraction(aging polypropylene)[75]2.2.1㊀抗生素的性质抗生素的疏水性以及与其疏水性相关的特性(log Kow 和电离常数p Ka)在吸附过程中发挥着重要作用[76]㊂郭梦函[77]研究了AMX㊁CIP和TC在MNPs上的吸附能力,发现吸附能力与抗生素的疏水性成正相关的关系㊂大多数MNPs富含烷基且疏水性较强,因此更倾向于吸附疏水性污染物[51]㊂Syranidou和Kalogerakis[78]的研究表明,具有较高log Kow值的抗生素对MNPs的亲和力更强,因为它们具有更强的疏水性㊂抗生素是可电离的化合物,其电离常数也会影响MNPs和抗生素之间的结合机制,尤其涉及到静电相互作用㊂抗生素的p Ka㊁介质的pH值和MNPs 的零电荷pH点(pHpzc)共同影响抗生素和MNPs之间的静电吸附过程[79]㊂根据抗生素的电离常数和结构,在不同的pH条件下抗生素会表现出不同的离子形态(两性离子㊁阳离子和阴离子),例如,在pH= 2和4时CIP主要是以阳离子形式存在[52]㊂Li等[43]研究了CIP在特定的pH条件下的离子形态,发现在pH为6.7~7.1时,CIP以两性离子㊁阴离子和阳离子的形式存在;而在pH为8.0时,CIP的主要存在形式为两性离子和阴离子㊂在这2种情况下,MNPs的pHpzc均小于环境pH值,呈现负电性㊂因此在pH为8.0时,MNPs和CIP之间的静电排斥作用增强,从而降低CIP的吸附水平㊂TC的p Ka2= 7.7,当pH<7.7时,TC主要以两性离子和阳离子形式存在,带负电的MNPs可通过静电作用吸附TC;当pH>7.7时,TC的主要存在形式为阴离子,由于与MNPs静电排斥,此时TC的吸附量大大降低[80]㊂除此之外,抗生素的极性也对MNPs-抗生素的吸附过程有影响,具有多个极性官能团的抗生素可以促进MNPs的吸附㊂例如,喹诺酮类抗生素具有较多的极性官能团如羧基㊁羟基等,易于与环境中的MNPs发生吸附作用;磺胺类抗生素仅有苯氨基和酰胺基,因此MNPs对其的吸附能力较弱[81]㊂2.2.2㊀MNPs的性质MNPs由于其具有比表面积大㊁疏水性强和流动性高的特点,在环境中可以积聚各种毒素和化学污染物,并作为远距离运输污染物的载体㊂MNPs 的性质,如极性㊁比表面积和结晶度等,对污染物的吸附能力有很大影响[82-83]㊂MNPs的官能团和极性在MNPs-抗生素的吸附过程中起主导作用㊂PS㊁PP和PE通常是非极性塑料,而PVC㊁PET和PA是极性的㊂例如,强极性聚合物PA对磺胺甲噁唑和磺胺甲嗪具有比PE更强的吸附能力,这是由于PA中的酰胺基团(质子供体基团)和抗生素结构中存在的羰基(质子受体基团)之间形成了氢键,从而增强了吸附作用[84]㊂同样地, Fu等[85]也发现由于形成了稳定的氢键,PA对SDZ㊁AMX㊁TC㊁CIP㊁TMP的吸附能力超过了PS㊂MNPs的比表面积越大,意味着吸附位点越多,因此可以吸附的污染物的量就越大㊂Li等[43]发现PS㊁PP,尤其是PA的孔隙结构较为发达,使得这3种MNPs对AMX㊁TC和CIP的吸附能力高于PE 和PVC㊂其次,对于特定类型的MNPs,尺寸较小的MNPs通常具有较大的比表面积,从而对TC具有较高的吸附能力㊂然而,MNPs的粒径并不总是与其比表面积成反比㊂PS(50nm)的实测比表面积(63.462㊀生态毒理学报第18卷m2㊃g-1)低于理论值114.3m2㊃g-1,这可能是由于PS 的团聚导致比表面积降低[86]㊂粒径大小仅在一定范围内影响MNPs的吸附能力,最终吸附的效果取决于比表面积㊂MNPs另一个影响吸附过程的特性是结晶度㊂结晶度是聚合物中结晶区域所占的比例,MNPs具有无定形和结晶区域,无定形区域由不规则排列的长链组成,结晶区域则由规则排列成几何晶格的链段构成[87-88]㊂有机污染物对无定形区域的亲和性大于结晶区域,说明MNPs的结晶度越低,其对有机污染物的吸附能力越强㊂Liu等[48]发现低结晶度PVC 对CIP的吸附能力显著高于PS㊂Gong等[89]研究报道在玻璃化转变温度下,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)表现为橡胶状聚合物,而聚乳酸(PLA)表现为玻璃状聚合物㊂玻璃状聚合物PLA的分子链密集且交联,阻碍了有机污染物的移动㊂因此,PBS的吸附能力大于PLA㊂然而,关于MNPs的结晶度在抗生素吸附中的作用仍缺乏明确的结论㊂此外,老化作用也能够增加MNPs的吸附能力㊂其原因有多个方面,老化后MNPs颗粒碎裂从而导致比表面积增加,其表面含氧官能团增加也会导致MNPs极性和表面性质发生变化,以及MNPs的表面形成生物膜,可通过降低其疏水性来增强MNPs 的吸附能力[48,90]㊂Yu等[91]在我国东山湾的海鱼养殖场对5种微塑料进行原位老化,并探究其在海洋养殖环境中对抗生素的吸附情况及影响因素㊂通过现场的原位吸附实验,研究发现与PS㊁PP㊁PE㊁PVC 和PET相比,老化PP由于具有更发达的孔隙结构,因而对抗生素具有更高的吸附效率㊂2.2.3㊀环境因素离子强度在MNPs吸附抗生素的过程中发挥着重要的作用,其作用机理是通过影响双层膜的厚度和界面电位来控制吸附剂与吸附质表面之间的静电和非静电相互作用,从而影响两者的结合[92]㊂NaCl 是水环境中最常见的离子,随着NaCl浓度的升高,钠离子取代了MNPs表面酸性官能团中的氢离子,抑制了氢键的形成,使得MNPs对抗生素的吸附量显著下降[93-95]㊂然而一些阳离子,如Cr3+㊁Zn2+,与抗生素在MNPs表面具有金属桥连作用,反而促进了吸附作用[47,96]㊂pH值在一定程度上也决定了静电相互作用,从而影响抗生素在MNPs上的吸附㊂例如,Xue等[97]发现当pH值大于磺胺类抗生素的等电点时,一部分磺胺带负电,此时与带负电的MNPs之间存在静电排斥,导致吸附能力下降㊂Wang等[83]发现在低pH条件下,阴离子形式的全氟辛烷磺酸(PFOS)在PE上的吸附能力高于非离子形态的PFOS,并且PFOS在MNPs上的吸附量随着pH的升高而降低㊂在淡水和海水中,MNPs对抗生素的吸附能力也不尽相同㊂在pH范围为6.7~7.1的淡水中,抗生素的存在形式大多为两性离子和阴离子,但仍存在部分阳离子形式;海水的pH值比淡水更高,抗生素几乎都以两性离子和阴离子的形式存在,与携带负电荷的MNPs具有较高的静电斥力㊂因此与淡水相比,MNPs在海水中吸附抗生素的程度较低㊂Yang 等[49]认为,PS在海水中对CIP的吸附能力远低于在去离子水中的吸附能力,可能是因为海水中存在的许多离子加速了溶液环境中电子的流动㊂当水体中存在其他有机污染物和重金属时,会影响MNPs对抗生素的吸附㊂相较于抗生素,重金属离子通过离子交换更容易吸附到MNPs上[98-100]㊂因此当重金属与抗生素共存时,MNPs的大多数活性吸附位点被重金属离子填充,从而导致其吸附抗生素的能力受到限制㊂同时,重金属和MNPs之间的静电相互作用也会导致重金属被吸附,占据MNPs表面的吸附位置,从而降低MNPs对抗生素的吸附[101]㊂然而,多价金属离子又可以和抗生素的负电荷络合,在抗生素㊁金属离子和MNPs之间形成共价键,从而提高抗生素的吸附量[102]㊂由于表面活性剂会改变污染物的界面特性,因此当水体中存在表面活性剂时会影响MNPs对抗生素的吸附能力㊂例如,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)能与PS和PE结合,提高PS和PE的表面电负性并且降低比表面积和孔隙率,使其在保持基本晶体结构的同时表面官能团略有改变,大大提高了PS和PE 对OTC和NOR的饱和吸附率㊂SDBS也会增强MNPs的亲水性,使其更易于吸附溶解在水中的抗生素[97]㊂腐殖质也会影响抗生素在MNPs上的吸附,例如,郭梦函[77]研究了3种抗生素(AMX㊁CIP和TC)在4种MNPs(PVC㊁PS㊁PP和PE)上的吸附情况,发现在不同浓度腐殖酸的条件下,3种抗生素在MNPs上的吸附能力先降低后升高㊂低浓度下3种抗生素在MNPs上的吸附量均呈现下降的趋势,这是因为腐殖质与抗生素竞争MNPs上的吸附位点,导致吸附量降低㊂而高浓度下腐殖质吸附到MNPs 上会形成包裹层,与抗生素发生阳离子π键和π-π给第5期陈晨等:微(纳米)塑料和抗生素的相互作用及对鱼类的联合毒性效应研究进展63㊀体受体作用,从而导致抗生素在MNPs上的吸附量增加㊂此外,当水体中存在蛋白质时,蛋白质会在老化MNPs上形成蛋白质电晕,从而加强对磺胺的吸附能力[59]㊂3㊀MNPs与抗生素联合暴露对鱼类的毒性(The joint toxicity of MNPs and antibiotics to fish)水体环境中大量的MNPs和抗生素会对水生生物产生毒性影响,造成严重的生态风险,并且还可能通过食物链转移和富集,从而威胁人类健康[103-105]㊂大量文献显示MNPs-抗生素的复合污染可能引起生物体分子组织㊁细胞和行为方面的改变,导致生物体的损伤[106],因此MNPs和抗生素联合毒性的研究势在必行㊂鱼类因其容易获得㊁实验室易饲养并且对毒物敏感的特征,常被用于水环境中污染物毒性的研究㊂已有大量文献报道了各类抗生素对斑马鱼的毒性,如表3所示㊂在生物体内,MNPs通过吸附抗生素并干扰代谢来增强抗生素的生物积累,但不能被水生生物摄取的大尺寸MNPs会降低抗生素的生物积累㊂由于抗生素在外部环境和生物体内与MNPs的吸附以及它们对同一生物靶标的作用, MNPs增强/缓解了抗生素对生物体的毒性㊂MNPs 和抗生素对鱼类的联合毒性主要表现在肠道㊁肝脏㊁神经㊁生殖和发育毒性等方面㊂3.1㊀对肠道的影响肠道是鱼类重要的消化和营养获取器官㊂鱼类是较低等的脊椎动物,消化能力弱,肠道干细胞分化成更多功能性细胞(如杯状细胞㊁淋巴细胞和柱状上皮细胞)来吸收营养或分泌消化液以应对外部刺激[129],并且肠道微生物群的干扰可导致宿主的生理功能障碍和某些疾病[130]㊂因此肠道受损会引起鱼类多种疾病的发生,增加健康受损的风险㊂表3㊀抗生素对斑马鱼的毒性Table3㊀The toxicity effects of antibiotics on zebrafish抗生素类型Class 抗生素种类Types暴露方式Exposure对斑马鱼的毒性Toxicity to zebrafish参考文献References四环素类Tetracyclines土霉素Oxytetracycline金霉素Chlorotetracycline四环素Tetracycline急性暴露Acute exposure胚胎孵化延迟,诱导氧化应激Embryo hatching was delayed and oxidative stress was caused[107]慢性暴露Chronic exposure探索行为㊁多动和冻结行为增加Exploration behavior,hyperactivity and freezing behavior were increased导致炎症反应,扰乱肠道菌群Inflammatory response was induced and gut flora were disrupted[108][108-110]慢性暴露Chronic exposure运动距离减少,认知行为下降,攻击行为增加Motor distance was decreased,cognitive behavior wasdecreased,and aggressive behavior was increased[111]急性暴露Acute exposure胚胎孵化延迟,体长变短,卵黄囊肿,游囊发育受阻,引起氧化应激及细胞凋亡Embryo hatching was delayed,body length became shorter,yolk cyst appeared,follicle development was blocked,and oxidative stress and cell apoptosis were induced[112]慢性暴露Chronic exposure肝脏脂质空泡化,肝脏代谢途径失调Liver lipid vacuolation and liver metabolic pathway disorders[113]β-内酰胺类β-lactams阿莫西林Amoxicillin头孢噻肟钠Cefotaxime sodium阿莫西林Amoxicillin头孢他啶Ceftazidime急性暴露Acute exposure慢性暴露Chronic exposure胚胎过早孵化Premature hatching of embryos[107]幼鱼体长变短Larvae became shorter in length[114]社交行为减少,引起氧化应激Social behavior was reduced,and oxidative stress was caused[115]运动距离增加,攻击行为加剧Movement distance was increased and aggressive behavior was intensified[111]。
高考生物专题复习-专题二十六细胞工程与胚胎工程-考点二动物细胞工程-高考真题练习(附答案)
专题二十六细胞工程与胚胎工程考点二动物细胞工程1.(2022山东,15,2分)如图所示,将由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子,在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性抗体,简称双抗。
下列说法错误的是()A.双抗可同时与2种抗原结合B.利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞C.筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原D.同时注射2种抗原可刺激B细胞分化为产双抗的浆细胞答案D双抗是由两种单抗解偶联后重新偶联制成的,具有双特异性,可同时与2种抗原发生特异性结合,筛选时也需用相应的2种抗原进行检验,A、C正确;抗体可与抗原特异性结合,据此可利用双抗将蛋白类药物运送至靶细胞,B正确;同时注射2种抗原可使B 细胞分化形成2种浆细胞,进而产生2种抗体,通常,1种浆细胞只能产生1种抗体,D错误。
2.(2022湖北,7,2分)某兴趣小组开展小鼠原代神经元培养的研究,结果发现其培养的原代神经元生长缓慢,其原因不可能的是()A.实验材料取自小鼠胚胎的脑组织B.为了防止污染将培养瓶瓶口密封C.血清经过高温处理后加入培养基D.所使用的培养基呈弱酸性答案A来自小鼠胚胎的脑组织神经元细胞分化程度低,生长较快;将培养瓶密封会导致神经元细胞缺氧而生长缓慢;高温会使血清含有的促进细胞生长和增殖所需要的营养物质失活,而使神经元细胞生长缓慢;人的细胞外液pH近中性,弱酸性的环境会导致神经元细胞生长缓慢,故A项不是导致培养的原代神经元生长缓慢的原因。
3.(2022湖北,15,2分)纳米氧化亚铜是一种纳米材料。
为了探究纳米氧化亚铜对贴壁生长细胞活性的影响,研究者在培养基中添加一定量的纳米氧化亚铜,8小时后观察到细胞萎缩,体积变小,细胞核变大,细胞膜内侧出现纳米氧化亚铜富集现象,培养瓶中大量贴壁细胞脱落,出现细胞悬浮。
根据该实验现象,能得出的正确结论是()A.纳米氧化亚铜改变了细胞的贴壁生长习性B.纳米氧化亚铜对该细胞生长有抑制作用C.纳米氧化亚铜能通过自由扩散进入细胞D.纳米氧化亚铜不影响细胞的新陈代谢答案A细胞贴壁生长会使细胞由于不断增殖产生接触抑制,而纳米氧化亚铜会使贴壁细胞脱落,出现细胞悬浮,因此纳米氧化亚铜改变了细胞的贴壁生长习性,A正确;根据题意可知纳米氧化亚铜促进了细胞的衰老,B错误;由此题干信息“细胞膜内侧出现纳米氧化亚铜富集现象”,说明纳米氧化亚铜能进入细胞,但不能由此推断是通过自由扩散进入细胞的,C错误;纳米氧化亚铜会促进细胞衰老,即影响了细胞的新陈代谢,D错误。
微塑料暴露对雌性及其子代健康的影响
微塑料暴露对雌性及其子代健康的影响吴静;刘聪;谢青贞(审校)【期刊名称】《国际生殖健康／计划生育杂志》【年(卷),期】2024(43)2【摘要】微塑料(microplastics,MPs)是指直径小于5 mm的塑料。
作为一种新型环境污染物,MPs可以通过呼吸道、消化道和皮肤进入机体,并在肠道、肝脏和卵巢等多个组织中沉积。
MPs暴露对女性生殖系统具有毒性作用,进入卵巢的MPs可对卵泡发育、卵母细胞质量和生殖内分泌激素水平产生不良影响,从而降低雌性生育力。
这些负面影响主要是通过凋亡、氧化应激以及调控下丘脑-垂体-性腺轴等机制来实现。
此外,近年研究还发现MPs可以进入胎盘并导致胎盘代谢异常、母胎界面免疫失衡和胎盘结构受损。
而母源MPs暴露后,MPs可以通过胎盘屏障进入子代体内,对子代的神经、消化和生殖等系统产生不良影响。
鉴于MPs的毒性以及在环境中的持久性,应在日常生活中针对性地减少MPs的暴露,预防或降低MPs对人类的危害。
【总页数】5页(P155-158)【作者】吴静;刘聪;谢青贞(审校)【作者单位】武汉大学人民医院生殖医学中心【正文语种】中文【中图分类】R71【相关文献】1.雌性母鼠高脂肪暴露对子代糖脂代谢、卵巢功能的影响及与多囊卵巢综合征发病的关系研究2.聚苯乙烯微塑料长期暴露对海水青鳉(Oryzias melastig-ma)亲代生长、繁殖及子代发育的影响3.微塑料微塑料/纳米塑料的暴露途径及对心血管系统影响纳米塑料的暴露途径及对心血管系统影响的研究进展4.雌性斑马鱼暴露于环境剂量三唑磷对亲代生殖和氧化应激及子代胚胎发育的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
纳米材料与环境污染物的复合毒性
2018年㊀第13卷第6期,61-68生态毒理学报Asian Journal of EcotoxicologyV ol.13,2018No.661-68㊀㊀基金项目:国家自然科学基金(21677156)㊀㊀作者简介:李雅轩(1989-),女,博士,研究方向为纳米材料复合生物毒性,E -mail:nakea@ ㊀㊀*通讯作者(Corresponding author ),E -mail:wgds@㊀㊀共同通讯作者(Co -corresponding author ),E -mail:binmen@DOI :10.7524/AJE.1673-5897.20180321001李雅轩,门彬,何怡,等.纳米材料与环境污染物的复合毒性[J].生态毒理学报,2018,13(6):61-68Li Y X,Men B,He Y ,et al.The combined toxicity of nanomaterial and environmental pollutants [J].Asian Journal of Ecotoxicology,2018,13(6):61-68(in Chinese)纳米材料与环境污染物的复合毒性李雅轩1,2,门彬1, ,何怡1,刘美琪1,王东升1,1.中国科学院生态环境研究中心,北京1000852.中国科学院大学,北京100049收稿日期:2018-03-21㊀㊀录用日期:2018-05-11摘要:纳米材料因其独特的物理化学性质,不仅其自身具有毒性,还会与共存污染物相互作用,影响彼此的迁移转化和毒性效应㊂文中总结了纳米复合污染毒性的研究方法,并介绍了几种纳米材料(碳纳米材料㊁金属氧化物㊁量子点和零价金属)与重金属或有机物复合时造成的生物毒性,包括不同层次毒性指标响应(生物整体㊁生物积累㊁大分子水平)和毒性机制的探讨,展望了纳米复合污染毒性领域今后的发展方向和亟待研究的重要问题㊂关键词:纳米材料;生物毒性;复合效应文章编号:1673-5897(2018)6-061-08㊀㊀中图分类号:X171.5㊀㊀文献标识码:AThe Combined Toxicity of Nanomaterial and Environmental PollutantsLi Yaxuan 1,2,Men Bin 1,#,He Yi 1,Liu Meiqi 1,Wang Dongsheng 1,*1.Research Center for Eco -Environmental Sciences,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100085,China2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,ChinaReceived 21March 2018㊀㊀accepted 11May 2018Abstract :Nanomaterial possesses unique physical and chemical properties,which leads to its inherent toxicity and interaction with co -existed pollutans,thus alterring each others transportation and toxic effects.This review sum -marised the research method of combined toxicity of nanomaterial.Additionally,the combined toxicity of nanoma -terial (carbon nanomaterial,metal oxide,quantum dot and zero -valent metal)with heavy metals or organic pollu -tants were introduced,including diffenrent levels of biomarkers,such as entire body,bioaccumulation and biomac -romolecule,as well as toxicity mechanism.Moreover,the future development direction and important problems in the field of nanomaterial combined toxicity are prospected.Keywords :nanomaterial;biotoxicity;combined effects 1㊀纳米材料的排放和毒性(The emission and tox-icity of nanomaterial )纳米材料是指任何一维几何尺寸为纳米尺度(1~100nm)的材料,种类包括碳质纳米材料㊁零价金属纳米材料㊁纳米级金属氧化物㊁量子点和纳米聚合物[1]㊂随着纳米技术高速发展,纳米材料在开发和62㊀生态毒理学报第13卷应用过程中,将通过水(直接排放和污水处理厂出水)㊁土壤(直接排放和径流及水厂剩余污泥)和大气(直接排放和焚烧纳米产品)等途径大量进入自然环境[2]㊂因具有独特而优异的性质(如尺寸小㊁比表面积大㊁表面活性高等),纳米材料在生物医学和环境污染治理等诸多领域应用前景广阔,同时纳米材料也具有异于同类常规材料的环境风险[3]㊂纳米材料潜在的环境㊁健康与安全问题已受到广泛关注,大量研究表明纳米材料在生物个体㊁组织㊁细胞和分子水平均会产生毒性,例如:引起生物死亡㊁发育毒性㊁器官损伤㊁生物大分子活性异常㊁DNA损伤等㊂除了自身具有毒性,由于纳米材料比表面积大㊁表面疏水性强,对环境中的污染物有很强的吸附能力,其与环境污染物的相互作用可能会改变彼此的物理化学性质以及在环境中的迁移转化,产生较二者独立存在时更复杂的生物效应㊂因此,研究纳米材料与环境污染物复合污染的环境风险和生态效应,是完善纳米材料安全评价体系的重要环节㊂2㊀纳米材料复合毒性的研究方法(The research method of nanomaterial combined toxicity)根据污染物的毒性机制选择相应的生化指标,在纳米材料的复合暴露条件下检测这些指标与污染物单独暴露时的区别,是纳米复合污染生物毒性的重要研究方法㊂本文结合已有纳米材料复合毒性的技术路线和实验方法,对研究思路进行了总结㊂生物毒性实验中首先选择适合的生物体进行暴露,受试体的种类主要包括细菌㊁细胞㊁植物㊁无脊椎动物㊁哺乳动物等㊂不同受试体决定了复合暴露的方法,主要包括培养介质染毒㊁填喂㊁注射等㊂表1㊀纳米材料复合污染常用生物指标Table1㊀Common biomarkers used for combined toxicity of nanomaterial research指标类型Biomarkers研究内容Research contents技术举例Examples of measurement生物积累水平Bioaccumulation金属纳米材料Metal nanometerials同位素标记;毛细管电泳与电感耦合等离子体质谱在线联用(CE-ICP-MS)等Isotopic labeling,Capillary electrophoresis-inductively coupledplasma mass spectrometry(CE-ICP-MS),et al.碳纳米材料Carbon nanometerials同位素标记;场流分离法(FFF);近红外荧光光谱(NISF)等Isotopic labeling,Field flow fractionation(FFF),Near infraredfluorescence spectrum(NIFS),et al.重金属污染物Heavy metal pollutant电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)等Inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS),et al.有机污染物Organic pollutant超高效液相色谱质谱(UPLC-MS)等Ultra performance liquid chromatography-mass spectrometry,et al.生物个体活性Bioactivity个体死亡率Mortality rate细胞凋亡;个体死亡等Apoptosis,Mortality,et al.生殖毒性Reproduction toxicity生殖周期;生殖率等Reproductive cycle,Reproduction rate,et al.发育毒性Developmental toxicity体长/体重;畸形率;器官病变;运动能力等Body length/Body weight,Malformation rate,Pathological change in organ,Locomotion,et al.生物大分子水平Biomacromolecule氧化应激Oxidative stress活性氧(ROS);超氧化物歧化酶(SOD);过氧化氢酶(CAT);谷胱甘肽(GSH)等Reactive oxygen species(ROS),Superoxide dismutase(SOD),Catalase(CAT),Glutathione(GSH),et al.雌激素效应Estrogenic effect生殖腺指数[14];卵黄蛋白原[15];雌二醇/睾酮等[16]Gonadosomatic index[14],Vitellogenin[15],Estradiol/Testosterone[16],et al.神经毒性Neurotoxicity甲状腺激素;胆碱酯酶等Thyroid hormones,Cholinesterase,et al.免疫毒性Immunotoxicity肿瘤坏死因子-α;白细胞介素1[17]等Tumor necrosis factor-α,Interleukin-1[17],et al.遗传毒性GenotoxicityDNA损伤;基因表达水平等DNA damage,Gene expression level,et al.第6期李雅轩等:纳米材料与环境污染物的复合毒性63㊀图1㊀纳米材料细胞毒性指标之间的联系[21]Fig.1㊀The relationship between cytotoxic biomarkers of nanomaterials [21]㊀㊀根据不同的研究目的和污染物的毒性机制,要选择有代表性和效应相对明确的生物指标,这涉及到生物积累水平㊁生物个体活性㊁生物大分子水平㊂总结纳米材料复合毒性研究中采用的生物指标列于表1,并且添加了几种毒性研究常用的指标以及先进的表征技术方法㊂从纳米材料迁移的角度检测其在生物体内的分布,是研究纳米材料影响污染物生物积累和毒性的基础方法之一,这需要先进有效的定性和定量的表征方法㊂最近发展了一种在复杂介质中鉴定与表征金属纳米材料尺寸的方法,其技术是采用毛细管电泳与电感耦合等离子体质谱在线联用(CE -ICP -MS)[10]㊂测定生物体内碳纳米材料的方法也有新的研究进展,场流分离法(FFF)可用于分离碳纳米管和生物大分子[11],近红外荧光光谱(NISF)利用单壁碳纳米管(SWCNT)的半导体特性能实现浓度检测[12],并且可用于活体观测SWCNT 在生物体内的分布[13]㊂不同层次生物指标之间是相互联系的,例如图1中列出了纳米材料可能的细胞毒性机制,各指标之间存在着逻辑关系,因此在选择生物指标时要考虑其指向性和毒性机制的相关性,才能形成一套完整的毒理研究思路㊂64㊀生态毒理学报第13卷研究纳米材料的复合毒性必然涉及到复合毒性和单独毒性的对比,除了通过各项生物指标响应的程度对比外,还可以采用综合生物指数法(integratedbiomarker response,IBR),对不同类型的生物指标进行归一化和分值计算,通过分值对比,评价不同暴露条件的综合胁迫程度的高低[18]㊂此外,判断纳米材料与污染物共存时的毒性机制是加和㊁拮抗或协同作用也是十分必要的,配合适当的实验设计,相加指数法[19]和毒性单位图解法[20]等都是广泛应用的计算判断方法㊂需要注意的是,生物在积累污染物的同时还可能会排出,并且具有一定的环境适应和自我修复能力㊂有些生物损伤是不可逆转的,也有些损伤能够在一定程度上获得修复,因此在评估污染物的生物毒性时,应当把生物自我修复功能纳入考察因素,检测净化阶段的生物指标,从而避免低估毒性水平[22]㊂3㊀纳米材料与水环境污染物的复合毒性研究进展(Research progress of combined toxicity of nano-material and aquatic pollutants)近年来,关于纳米材料与环境污染物复合毒性的研究受到广泛的关注㊂大多数研究集中在纳米材料与重金属或有机污染物复合后对水生生物(如藻类㊁软体动物㊁鱼类等)的毒性效应,也有研究以细胞㊁微生物㊁哺乳动物为受试生物,毒性终点主要为污染物生物积累㊁生物活性㊁代谢水平和基因水平等㊂3.1㊀纳米材料影响污染物生物累积严格来讲污染物的生物积累并不是生物毒性反应,而是生物效应的一种表现,但生物积累与生物毒性指标之间存在相关性,这使得众多研究都以生物积累作为一项毒性研究基础㊂纳米材料影响污染物的生物积累,主要是通过其强大的吸附作用实现的,纳米材料富集与之共存的污染物,从而增强或抑制污染物的生物可利用性㊂有些研究表明纳米材料增加了重金属在生物体内的累积,例如在铜离子(Cu)溶液中加入表面修饰的单壁碳纳米管(LPC-SWCNTs)使得Cu在大型蚤中的累积浓度升高,这可能是因为大型蚤捕食了结合Cu的LPC-SWCNTs[23]㊂检测暴露于纳米二氧化钛-砷(TiO2-As(V))复合体系中的鲤鱼发现了类似的结果,TiO2能够显著促进鲤鱼内脏器官中As(V)的累积,并且进一步推测出,在TiO2进入鲤鱼体内后,吸附在TiO2上的As(V)可能被释放后再吸收,或者随TiO2的吸收被携带进入器官中[24]㊂这些结果都说明对于特定的生物和暴露条件,有些纳米材料会通过生物的捕食过程进入体内,因此它能作为重金属的载体,促进重金属的生物积累㊂与有机污染物共同暴露时,纳米材料对其生物利用性造成的影响可能是促进作用或者抑制作用㊂富勒烯(C60)能够吸附水溶液中的菲和五氯苯酚,海藻和大型蚤暴露实验中,这种吸附作用分别增强和降低了菲和五氯苯酚的生物可利用性,进而检测生物存活率时,C60的加入增强了菲对海藻和大型蚤的毒性,却抑制了五氯苯酚的毒性,这说明纳米材料与不同有机污染物相互作用时,会产生不同的生物效应㊂还有研究表明C60会降低有机氯农药在水溶液中自由溶解态的分布,但同时C60富集污染物后被青鳉鱼吸收,从而对疏水性高或低的物质产生了降低或增高生物累积的效应,这进一步说明了有机物的性质差异会导致纳米材料对其生物积累效应产生不同的影响㊂受试体对纳米材料的生物可利用性也是影响复合生物效应的因素之一,例如:雌二醇的细胞暴露实验中,单壁碳纳米管(SWCNT)的吸附固持作用降低了雌二醇的生物可利用性,而SWCNT能携带菲进入青鳉鱼体内,并在体内释放菲促进其在鱼体内的积累[28]㊂多壁碳纳米管(MWCNT)会促进五氯酚在鲤鱼中的积累[29],而纳米TiO2可能通过促进五氯苯酚转化为四氯氢醌,从而降低了五氯苯酚在斑马鱼幼体中的积累量,这说明纳米材料与有机污染物之间的相互作用也是污染物生物积累的影响因素㊂总之,纳米材料能够影响有机物生物积累效应,其影响因素包括有机物的性质㊁纳米材料的生物可利用性以及纳米材料与有机物的相互作用等㊂多数学者在研究纳米材料复合污染时会选择纳米材料与一种污染物复合的两项体系,也有研究会关注纳米材料同时与2种物质复合的情况,例如纳米材料与天然有机质(NOM)同时共存时对重金属的生物毒性效应造成的影响㊂有研究表明纳米TiO2-腐殖酸共存时会降低镉离子(Cd)在斑马鱼体内的积累速率,但纳米TiO2或腐殖酸分别与Cd复合时会提高其积累速率;此外,纳米TiO2-腐殖酸与Cd复合时Cd的平衡积累量与腐殖酸单独复合相似,但低于纳米TiO2单独复合时的积累量㊂此外纳米TiO2-NOM的复合体系会促进Cu在大型蚤中的积累,进而导致其体内活性氧物质(ROS)的增加,以及死亡率的上升[32]㊂第6期李雅轩等:纳米材料与环境污染物的复合毒性65㊀污染物的性质㊁纳米材料的生物有效性及二者之间的相互作用等因素都会影响污染物的生物可利用性,不同受试生物和暴露条件也会导致各研究结果之间存在差异,从而得出纳米材料可能促进或抑制污染物生物积累的结论㊂而生物累积是生物毒性表观的指标之一,也是复合污染生物毒性研究的基础,其毒性机制需要通过更深层次的研究,为制定规范和安全管理提供更详细的根据㊂3.2㊀纳米材料影响分子水平毒性指标对污染物的响应为了深入探索纳米材料的复合毒性机制,揭示复合毒性效应的本质,很多学者利用检测生物分子水平指标作为评价方法,其中主要包括酶类㊁激素等蛋白质大分子的水平及RNA的表达水平等㊂纳米材料的复合污染增强污染物各项生物指标响应时,可能存在2种情况:第一,纳米材料本身对生物不具有明显的毒性,但其能促进污染物生物积累或通过其他机制,增强污染物对生物的毒性效应;第二,纳米材料与污染物对同一生物指标有相似的影响,二者的共存对特定的毒性效应产生了放大的作用㊂一些污染物对生物存在特定的毒性作用,纳米材料与之复合后可能使该毒性作用增强,其作用机制包括促进污染物积累㊁抑制解毒过程㊁影响基因表达等㊂例如,在实验条件下,纳米TiO2对斑马鱼卵没有明显的毒性作用,但纳米TiO2会增强BDE-209的生物毒性,这种效应不仅体现在BDE-209生物累积的增强,还涉及到干扰甲状腺激素水平及相关基因表达㊁神经发育相关蛋白水平和基因表达以及孵化后运动行为方面㊂类似地,在纳米TiO2安全暴露浓度条件下的情况还有:增加了Cu在大型蚤内的积累量,并且纳米TiO2与Cu存在竞争机制,从而抑制了金属硫蛋白的解毒作用[34];促进了双酚A在斑马鱼中的积累,进而增强了双酚A的雌激素干扰效应和生殖毒性[35]㊂纳米TiO2与铅离子(Pb)复合暴露时,会增强Pb对斑马鱼幼鱼的毒性,主要表现在增强Pb的积累㊁甲状腺激素及相关基因表达和神经系统的干扰㊂纳米ZnO与全氟辛烷磺酸类物质复合暴露斑马鱼时,发现与二者单独暴露相比,复合暴露对斑马鱼甲状腺激素量及其相关基因表达水平造成了更严重的干扰作用[37]㊂大多数污染物和纳米材料对生物体存在相同的刺激作用,许多研究会通过检测一些普适指标(如氧化应激㊁DNA损伤等),对比复合暴露和单独暴露对生物造成的胁迫作用,从而评估复合暴露的生物毒性㊂例如,纳米材料本身具备降低细胞活性[38]㊁引起氧化应激[39]和DNA损伤[40],重金属㊁多溴联苯㊁有机氯等污染物也存在类似的毒性作用,因此纳米材料与污染物复合作用于生物体时,可能会增强这些共有毒性㊂C60能促进苯并芘在斑马鱼肝细胞中的积累,并且复合暴露显著降低了细胞活性以及损害了II期酶谷胱甘肽巯基转移酶(GST)的解毒响应㊂羟基MWCNT促进了Cd在金鱼肝中的积累,并且复合暴露造成了更严重的氧化应激效应,其中包括抑制抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)㊁过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)的活性,降低谷胱甘肽(GSH)的水平以及增强了脂质过氧化程度[45]㊂SWCNT虽然抑制了全氟辛烷磺酸类物质在斑马鱼内脏器官中的积累,但复合暴露却增强了氧化应激响应,增加ROS水平,抑制抗氧化酶SOD和CAT以及乙酰胆碱酯酶(AChE)活性[46]㊂纳米SiO2促进了有机汞对人肺上皮细胞(A549)造成的损伤,复合暴露增加了ROS的产生,抑制了抗氧化酶SOD和GPx活性,这些更严重的氧化应激反应最终导致了更强的脂质过氧化反应㊁DNA损伤和细胞凋亡㊂3.3㊀共存物质影响纳米材料自身毒性纳米材料能够影响共存物质的生物积累和生物毒性,此外有些物质与纳米材料共存时会影响纳米材料自身的毒性㊂NOM虽然不是环境污染物,但也具有危害生态环境和人类健康的性质,例如NOM 在水厂消毒过程中会被氯化生成致癌物[48],并且腐殖酸会络合饮用水中的微量金属元素,破坏人体的吸收[49]㊂NOM可能与纳米材料结合后产生一种 面具效应 ,造成纳米材料表面性质的改变,从而影响其生物毒性效应[50]㊂与地表水和污水处理厂出水中NOM共存时, NOM吸附在量子点(quantum dots)表面从而形成一层外壳,阻碍了大型蚤对量子点的生物累积,缓解了量子点的生物毒性,且这种作用随NOM疏水性上升而增强[51]㊂培养细菌暴露于纳米Ag时,培养基内加入腐殖酸会使毒性缓解,可能是因为腐殖酸结合纳米Ag后在其表面形成了一层物理屏障,或者表面的静电斥力阻止了纳米Ag与细菌的接触[52]㊂同样因为静电斥力,聚合电解质和天然有机质富集在纳米零价铁上,会减少纳米零价铁与大肠杆菌的接触,从而降低了其生物毒性作用[53];而纳米零价铁66㊀生态毒理学报第13卷在原位修复的应用中,天然有机质虽然减缓了纳米零价铁的生物毒性,有利于修复的生物作用过程,但却降低了纳米零价铁对目标污染物的降解效果㊂基于以上研究,污染物吸附在纳米材料表面改变了纳米材料的表面性质,从而阻碍了纳米材料与生物的接触,最终影响了纳米材料的生物效应㊂而这种作用在纳米材料的应用过程中表现为2个方面:生物毒性的降低,减轻环境危害;降低生物修复或杀菌效果,影响使用价值㊂纳米材料是人类生产生活过程中的双刃剑,要根据实际需要恰当地选择与其他物质复合的过程,避免危害生态环境,发挥纳米材料利于人类发展的价值㊂这些纳米复合污染生物毒性的研究成果表明,纳米材料会与其他污染物发生相互作用从而影响其环境效应,多体现在纳米材料对污染物的吸附作用改变了污染物的环境分布㊁生物有效性及生物毒性;此外,纳米材料表面结合共存物质可能改变纳米材料的表面性质而影响其环境行为㊂4㊀结语(Conclusion)目前为止,对于纳米材料自身的毒性以及与其他污染物的复合毒性已有了很多研究,但这些成果的毒性指示终点多数集中在生物积累层面以及氧化应激等基础生化指标,对特定的生物毒性(如神经毒性㊁生殖毒性和遗传毒性等)研究较少,缺乏深层的毒理研究,对于准确评价复合污染的环境风险尚显不足㊂综合考虑纳米材料的理化性质㊁污染物的性质㊁环境条件参数和生物习性,探讨纳米材料与污染物之间的相互作用,结合典型的生物指标,是准确评估纳米复合污染的环境风险,以及预防纳米材料产生潜在毒性的基础㊂而只有在掌握了纳米复合污染毒性的综合信息时,才能制定有效的措施,确保纳米技术安全高效的使用㊂通讯作者简介:王东升(1970-),男,博士,研究员,研究方向为环境水质学㊁混凝科学与技术㊂共同通讯作者:门彬(1983-),女,博士,助理研究员,研究方向为微界面水质化学㊁沉积物界面过程㊁重金属污染过程与控制㊂参考文献(References):[1]㊀Klaine 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纳米材料在工业领域的应用与研究
纳米材料在工业领域的应用与研究近年来，随着纳米技术的发展和成熟，纳米材料越来越广泛地应用于工业领域。
纳米材料的特殊性质和优异性能，使得它们在能源、环保、生物医学等多个领域都有着重要地位和前景，可以说纳米材料已经成为当今世界最具前沿和活力的研究领域之一。
本文主要讨论纳米材料在工业领域的应用与研究，以及未来的发展方向。
1. 纳米材料在能源领域的应用与研究随着全球能源需求的不断增加，如何有效地利用能源并保护环境已经成为当前世界面临的主要问题之一。
而纳米技术可以提高能源利用效率、降低能源消耗和排放，因此被认为是解决能源危机的一种重要技术手段。
(1) 纳米材料在太阳能电池中的应用太阳能电池是一种利用光电效应将太阳能转换为电能的器件。
纳米材料具有较大的比表面积、高质量量比和出色的光学性能，使得其在太阳能电池的应用上有着广泛的发展前景。
例如，纳米铜铟硒薄膜太阳能电池、纳米钙钛矿太阳能电池等都可以通过改变纳米材料的形貌和结构来实现能量转换效率的提高和功率密度的增大，从而提高太阳能电池的性能和实用价值。
(2) 纳米材料在锂离子电池中的应用锂离子电池是一种高效、环保、高效的电池，被广泛应用于电子设备、汽车和通讯领域。
而纳米材料可以使锂离子电池的比能量和比功率提高10倍以上，同时可适用于高温高湿、低温等环境下，摆脱了深远循环这一短板，极大地推进了锂离子电池的研究和应用。
例如，纳米硅、纳米碳等材料都可以构建高效的锂离子电池体系，提高电极材料的性能和循环寿命，从而为汽车、通讯等领域的应用提供更加优异的支持。
2. 纳米材料在环保领域的应用与研究环境污染已经成为当前世界面临的一种重要的挑战，而纳米技术可以带给我们更多的解决方案和技术手段，为环保事业做出贡献。
(1) 纳米材料在水污染治理中的应用纳米材料能够有效地去除水中的有机和无机污染物，达到净化水质的目的。
例如，纳米二氧化钛可以通过吸收光能，产生自由基，在水中对有机污染物进行降解和去除；纳米银可以杀死含有细菌和病毒的水体，在饮用水净化、污水处理和水资源回收等方面有着广泛的应用前景。
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纳米材料对细胞生长及生殖的影响及其机制
研究
近年来，纳米材料的广泛应用引起了人们的极大关注。
但是，我们对于其对人体健康的影响却知之甚少。
其中包括了纳米材料对细胞生长及生殖的影响。
本文就此展开讨论。
一、纳米材料对细胞生长的影响
1. 纳米颗粒对细胞膜的穿透性
纳米颗粒因其尺寸微小的特点，可以轻易地穿透细胞膜，进入细胞内部。
一些研究指出，纳米颗粒的穿透程度与其尺寸成正比。
其结果是，在细胞内部存在了大量的纳米颗粒，影响了细胞的正常生长。
2. 纳米材料的毒性
纳米材料中可能存在着一些有毒的成分，如铜、锌等，其毒性随着尺寸的减小而增加。
这些毒性对细胞的生长和发育产生了很大的影响。
因为毒性物质会破坏细胞内部的某些结构和酶的功能，从而影响细胞的代谢过程。
3. 纳米材料的电荷
纳米材料的电荷也会影响细胞的生长，在一定范围内呈现正向作用，可以促进细胞的生长；但是，如果电荷不合适，就会造成细胞的死亡，从而影响生长。
二、纳米材料对生殖的影响
1. 纳米颗粒对精子的影响
纳米颗粒可以通过吸收、引起炎症以及干扰hCG激素等途径影响精子的存活、形态和数量，从而降低生育力。
同时，纳米颗粒还可能影响精子DNA的稳定性，
从而导致遗传病的发生。
2. 纳米颗粒对卵子的影响
与精子类似，纳米颗粒还可能降低卵子的受精能力，引起染色体异常等问题。
一些研究还指出，纳米颗粒可能会影响胎儿的生长和发育，从而影响生育结果。
三、纳米材料影响机制的研究
1. 氧化应激机制
一些研究指出，纳米材料可能通过诱导氧化应激反应的方式影响细胞的生长和
发育。
这样，在细胞内部出现了大量的自由基，破坏了细胞膜和细胞器等微观结构。
2. 细胞凋亡机制
纳米材料的毒性可能通过诱导细胞凋亡的方式发挥作用。
当细胞受到纳米材料
的刺激时，就会出现一系列凋亡反应，最后导致细胞死亡。
这些凋亡机制还与氧化应激机制密切相关。
3. 免疫应答机制
一些研究还发现，纳米材料可能通过影响免疫细胞的功能，从而影响整个机体
的免疫应答。
这样，就会导致机体对于各种病原体的防御能力下降，进一步影响健康。
综上所述，纳米材料对细胞生长及生殖的影响及其机制研究还需要更多的探索。
这种研究不仅有助于我们更全面地了解纳米材料的安全性，还有助于设计更加安全的纳米技术。