納米二氧化硅和常規(guī)二氧化硅的水生態(tài)毒性初步研究.pdf

1、隨著納米科技的飛速發(fā)展，納米材料已被廣泛運(yùn)用于包括工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療器械、生物制藥、化妝品以及環(huán)境污染治理等諸多領(lǐng)域，并產(chǎn)生了巨大的影響力。但由于生產(chǎn)和使用過程中的疏忽，納米材料會(huì)進(jìn)入到大氣、水體、土壤等環(huán)境中，并對(duì)自然環(huán)境和人類健康帶來的巨大的安全隱患。納米二氧化硅(Nano-silicon Dioxide，Nano-SiO2，SiO2 NPs)目前使用較為廣泛的一類納米材料，被廣泛應(yīng)用于殺菌劑、涂料添加劑、電子材料、潤(rùn)滑劑以及醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)

2、域。伴隨著大量使用，可能直接或間接排放進(jìn)入環(huán)境引起不利的影響。有研究證明納米二氧化硅具有肺部毒性、心血管毒性、免疫毒性等。然而目前關(guān)于納米二氧化硅的生態(tài)毒理研究較少。因此，本課題分別用大型蚤和斑馬魚兩種模式生物來研究納米二氧化硅的生態(tài)毒性，尤其是對(duì)水生態(tài)環(huán)境造成毒性進(jìn)行評(píng)價(jià)，為其安全使用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　第一部分通過納米和常規(guī)二氧化硅(Normal sized Silicon Dioxide，Nor-SiO2)對(duì)大型蚤(Daph

3、nia magna，D.magna)進(jìn)行急性暴露染毒，24小時(shí)后觀察其形態(tài)學(xué)（對(duì)顆粒物的攝入情況）變化，同時(shí)還對(duì)固定率(24h-EC50)和死亡率(24h-LC50)進(jìn)行測(cè)算。結(jié)果顯示，在納米二氧化硅的染毒組中，大型蚤的體內(nèi)檢測(cè)出了納米顆粒，并且主要集中聚集在大型蚤的鰓和腸道內(nèi)，并且在高劑量處理組中(400mg/L)觀察到大型蚤腸道斷裂和身體破裂的情況。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)隨著染毒濃度的升高，固定率和死亡率都隨之上升，呈現(xiàn)出劑量-效應(yīng)關(guān)系

4、。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，納米二氧化硅24h-EC50和24h-LC50分別是148.871mg/L和660.943mg/L;但在常規(guī)二氧化硅實(shí)驗(yàn)組中，除最高劑量處理組以外，其他處理組均未觀察到顆粒物進(jìn)入大型蚤體內(nèi)，僅有部分顆粒物附著于大型蚤體表，并且隨著染毒濃度的升高，固定率和死亡率并沒有明顯上升，無劑量-效應(yīng)關(guān)系存在。
　　第二部分以模式生物斑馬魚(Zebrafish，D.rerio)為研究研究對(duì)象暴露染毒，在斑馬魚胚胎受精后的12小時(shí)

5、，24小時(shí)，36小時(shí)，48小時(shí)，60小時(shí)，72小時(shí)，84小時(shí)，96小時(shí)分別進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察（記錄斑馬魚胚胎發(fā)育情況），并且記錄不同時(shí)間段斑馬魚胚胎的累計(jì)孵化率和死亡率（判斷染毒材料的發(fā)育毒性），計(jì)算出受精后84小時(shí)的LC50，并分別檢測(cè)納米染毒組和常規(guī)染毒組中斑馬魚幼魚在染毒108小時(shí)后體內(nèi)MDA含量（氧化損傷指標(biāo)）。結(jié)果顯示，納米二氧化硅染毒組中，斑馬魚幼魚在各時(shí)間段均發(fā)育畸形，并且出現(xiàn)提前孵化情況。此外，隨著染毒濃度的升高，納米實(shí)驗(yàn)組

6、的受精卵孵化率逐漸下降，并在染毒84小時(shí)后，150 mg/L-300mg/L的處理組中的孵化率和對(duì)照組相比均顯著降低(P＜0.05);斑馬魚幼魚的累計(jì)死亡率隨著染毒濃度的增加而上升，當(dāng)染毒84小時(shí)后，除50 mg/L和100 mg/L兩處理組外，其他處理組的累計(jì)死亡率與對(duì)照組相比都表現(xiàn)出顯著性差異(P＜0.05)，計(jì)算得到LC50為240mg/L。但在常規(guī)二氧化硅染毒實(shí)驗(yàn)組中，各時(shí)間段均未觀察到斑馬魚胚胎/幼魚出現(xiàn)發(fā)育畸形以及提前孵化的

7、現(xiàn)象，并且該處理組中的斑馬魚胚胎的孵化率和對(duì)照組相比并未出現(xiàn)明顯差異;隨著染毒濃度的增加，斑馬魚胚胎/幼魚的累計(jì)死亡率和對(duì)照組相比并未顯著上升。
　　本項(xiàng)研究表明，Nano-SiO2與Nor-SiO2均能被大型蚤攝取，但只有納米材料的二氧化硅能產(chǎn)生一定的急性毒性。本研究還發(fā)現(xiàn)，Nano-SiO2處理后，導(dǎo)致斑馬魚固定不游動(dòng)甚至死亡的原因可能是引起了機(jī)體的氧化應(yīng)激反應(yīng)所致，并且在斑馬魚早期胚胎發(fā)育過程中，用Nano-SiO2處理，不