碳纳米管对天然肺表面活性物质界面性能的影响

发布时间：2021-11-27 10:41

　　人体在大气细颗粒物中长期暴露可诱发潜在的肺健康风险.本研究以可吸入碳纳米管（CNT）为模型颗粒物,研究了其对天然肺表面活性物质（NPS）界面性质的影响.结果表明,CNT导致NPS的气-液界面表面张力增加,且CNT浓度越高,表面张力增加越明显;表面压力-面积等温线（π-A）随CNT浓度的增加向面积减小的方向移动越明显,气相到液相的相转变点变化越明显;CNT对肺表面活性物（PS）的发泡能力有明显的抑制作用,且CNT浓度越高,抑制效应越明显.通过研究NPS组分的发泡能力发现,NPS中的蛋白组分是影响NPS发泡能力的关键组分.NPS组分的吸附实验发现,CNT对NPS中的主要活性物质磷脂和特异性蛋白组分均有很强的吸附作用,其吸附率分别为96%和77%.由此可见,CNT对NPS组分的吸附作用是导致其表面活性异常的原因. 

【文章来源】：环境化学. 2020,39(09)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

CNT对NPS表面张力的影响

前人研究表明磷脂在气-液界面处的π-A等温线被用于研究呼吸过程中肺泡的生理变化[28,33-34],为此研究了CNT存在条件下NPS的π-A等温线变化.如图2(a)所示,NPS溶液中不存在CNT时,其π-A等温线具有完整的气-液-固三相态变化,这与Farnoud等[35]的报道一致.当亚相中存在CNT时,NPS的π-A等温线的相行为发生了明显的变化,随CNT浓度的增加,π-A等温线向表面积减小的方向移动[36].气-液相相转变所对应的面积也发生了明显的变化,如CNT浓度分别为0、0.01、0.02、0.1 mg·mL-1时,发生气-液相相转变对应的面积分别为200.1、198.7、195.4、151.5 cm2.同时,CNT的加入也致使NPS的表面压力异常,随着CNT浓度的增加,NPS的表面压力逐渐减小,150 cm2表面积处对应的表面压力分别为10.2、8.4、6.5、0.7 mN·m-1.前人研究表明,PS的表面压力与表面张力之和等于该温度下纯水的表面张力[34].由此可知,CNT的加入造成NPS的表面压力降低,意味着NPS的表面张力增加,这与表面张力实验得出的结果是一致的.Hao等[37]研究观察到磁铁矿纳米粒子对气-液界面DPPC膜相行为的改变是由于磁铁矿纳米粒子对界面处DPPC膜的吸附作用所导致.由此推断CNT对NPS单层膜表面张力和相行为的影响也可能与CNT和NPS之间的吸附作用相关.为验证这一假设,研究了CNT存在时NPS单层膜在气-液界面上的π-t等温线.前人研究表明π-t等温线可反映纳米材料与PS间的吸附行为[37].由图2(b)可知,当亚相中不存在CNT时,NPS单层膜的表面压力稳定在30.9 mN·m-1左右.而当亚相中存在CNT时,NPS单层膜的表面压力逐渐降低,且随着亚相中CNT浓度的增加表面压力降低的越明显.这表明亚相中CNT浓度越高,其吸附的NPS的量也越多,界面上NPS的量减少后表面压力随之降低(表面张力升高).

CNT对DPPC的吸附

【参考文献】：
期刊论文
[1]不同分子量天然有机质和电解质对碳纳米管稳定性的影响[J]. 方华,杨嘉惠,章婷婷,于江华,曹惠忠.  环境化学. 2017(12)
[2]碳纳米管吸附能力的神经网络理论模型[J]. 堵锡华,王超.  环境化学. 2016(07)
[3]改性碳纳米管负载Pd基催化剂对二氯乙酸的催化加氢脱氯[J]. 周杨,周娟,万玉秋,郑寿荣.  环境化学. 2014(03)
[4]多壁碳纳米管引起白鼠肺部毒性的评价[J]. 刘爱红,孙康宁,赵冬梅.  生态毒理学报. 2010(05)
[5]碳纳米管导致小鼠肺部急性氧化损伤作用的研究[J]. 李岩,彭光银,何胡军,乔永康,常青,杨旭.  生态毒理学报. 2006(04)



本文编号：3522118