生物法合成金属纳米材料的生物毒性的研究

发布时间：2020-04-21 20:36

【摘要】：纳米材料是一种具有巨大应用前景的新兴材料,在其生产和使用过程中,其可能的负面环境影响和生态效应正被给予广泛关注。越来越多的研究证实,纳米材料具有一定的生物毒性,开始被认为是一类潜在的新型污染物。生物法是新兴的纳米材料的绿色合成方法,具有原材料无毒、廉价易得、合成条件温和等优势,近年来吸引了众多研究者的兴趣。但关于生物法合成的纳米材料(Bio-NPs)的生物毒性、影响其生物毒性的关键因素以及其毒性机制的研究尚处于起步阶段,鲜有报道。因此,本文以植物质提取液合成了Ag、Au纳米材料,通过细胞实验和多种表征技术,系统地研究了所得Bio-NPs直径、生物质种类以及金属种类等因素对细胞毒性的影响;比较了化学法与生物法合成的纳米材料的生物毒性并分析其差异产生的原因,并初步探讨了 Bio-NPs的毒性机制。以芳樟叶、黄芩叶、侧柏叶植物提取液作为还原剂,合成不同粒径的金、银纳米材料,以人体正常肝细胞L02和人体正常肾细胞HEK作为受试对象,通过细胞增殖实验、细胞凋亡实验和细胞内活性氧(ROS)检测,考察染毒浓度、染毒时间、纳米材料粒径、不同金属种类、不同植物质对Bio-NPs的生物毒性的影响。结果表明,染毒浓度在0-100μg·mL-1,染毒时间在0-48 h范围内,Bio-NPs对L02和HEK细胞的生物毒性存在时间依赖和剂量依赖关系,生物毒性随着时间和剂量的增加而增加。染毒时间24h,染毒浓度40μg·mL-1,粒径在15-70nm范围内,Bio-NPs对L02和HEK细胞的生物毒性随着纳米材料粒径的增加而减小。染毒时间24h,染毒浓度100μg·mL-1时,30-Au-CC的生物毒性显著低于30-Ag-CC的生物毒性,这主要是因为30-Au-CC释放的金属离子产生的生物毒性弱得多。FT-IR谱图显示植物质中的还原性成分与Bio-NPs的生物毒性密切相关,还原性基团种类越多,生物毒性越小。选择化学法和生物法合成的相近粒径的Ag纳米材料15-Ag-Chem和15-Ag-SG,以及15-Ag-Chem上包覆常见稳定剂SH-PEG得到的15-Ag-Chem@PEG,仍以L02和HEK细胞为受试对象,通过细胞增殖、细胞凋亡、细胞内ROS检测、蛋白免疫印迹(Western blotting,WB)等实验比较三种纳米材料的细胞毒性。在染毒浓度为40 μg·mL-1,染毒时间为24h条件下,由于15-Ag-SG表面具有的还原性基团种类较15-Ag-Chem@PEG和15-Ag-Chem多,导致Bio-NPs的生物毒性比化学法合成金属纳米颗粒(Chem-NPs)(15-Ag-Chem@PEG和15-Ag-Chem)的生物毒性低,对于L02细胞,其细胞存活率分别为82.82%、39.77%和25.86%,对于HEK细胞,其细胞存活率分别为80.37%、5.89%和2.00%。植物质对纳米材料的生物毒性具有减弱作用,植物质浓度越高,减弱作用越强。WB结果表明,与15-Ag-Chem@PEG和15-Ag-Chem相比,15-Ag-SG染毒后内质网应激的关键白蛋白Perk、eIF2α和ATF4的表达变化量最小,15-Ag-Chem处理组引起的变化量最大。由15-Ag-SG染毒后的L02细胞和HEK细胞的内质网应激相关蛋白的表达推测Bio-NPs的毒性机制为:Bio-NPs在进入细胞后,首先引起细胞的氧化应激,而后ROS进攻细胞内游离的巯基,导致内质网应激的激活,最终导致细胞凋亡的产生。
【图文】：

材料的环境行为与生物毒性逡逑材料的环境行为逡逑人体的纳米材料主要来自于：大气，土壤，水体。以大气为源头，纳米材料，，经过大气输送，经人体呼吸道可直接进入人体，对人体外，大气中的纳米材料，也可经过大气与地表之间的物质交换，进以土壤为源头，土壤中的纳米材料可直接被陆生生物吸收再经生物，也可经土壤转化，而后被陆生生物所吸收最后向人体富集。此外，米材料在土壤中进行扩散和渗透可进入地下水系统。以水体为源头，米材料既可经过地表径流也可经过地下水体系向水生生物富集，最的传递，纳米材料会流向生物链顶端的人类。逡逑

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【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1

【参考文献】

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本文编号：2635709