氫氧化鎂納米片對六價鉻細(xì)胞毒性的修復(fù)作用研究.pdf

1、六價鉻Cr(Ⅵ)是一級人類致癌物，其廣泛應(yīng)用及大規(guī)模生產(chǎn)，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。Cr(Ⅵ)可以通過呼吸道、消化道、皮膚等途徑侵入人體，引起肝衰竭、腎衰竭以及呼吸、生殖等系統(tǒng)毒性。細(xì)胞層面研究認(rèn)為，Cr(Ⅵ)通過“攝入-還原”模型，在細(xì)胞代謝還原過程中產(chǎn)生氧化應(yīng)激，引起核酸和蛋白質(zhì)損傷，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和周期阻滯，甚至引發(fā)癌變。納米氫氧化鎂是一種環(huán)境友好型吸附劑，已經(jīng)被應(yīng)用于水體中重金屬離子的處理，如六價鉻的治理。在吸附Cr(Ⅵ)之后，氫氧化

2、鎂可經(jīng)過處理被回收再利用，而鉻鹽可以被濃縮富集重新用于工業(yè)生產(chǎn)。但是納米材料不可避免地與重金屬離子產(chǎn)生共同的環(huán)境暴露。由于納米材料粒徑很小，容易在環(huán)境中遷移，不易沉降等特性，促進(jìn)了所吸附污染物的環(huán)境轉(zhuǎn)運(yùn)。重金屬污染物在被納米材料吸附后，可能同時具備了二者的性質(zhì)，其環(huán)境行為和生物效應(yīng)可能發(fā)生改變，給整個生態(tài)環(huán)境帶來未知的威脅。目前有關(guān)納米材料和重金屬共同暴露的生物學(xué)效應(yīng)研究主要集中于探討納米材料對重金屬離子在水生生物中積累的促進(jìn)及毒性的協(xié)

3、同效應(yīng)，而在細(xì)胞層面的機(jī)制研究幾乎空白。此外，對于納米材料與重金屬吸附復(fù)合物的生物行為及效應(yīng)尚不明確。本課題組的前期研究發(fā)現(xiàn)，片狀納米材料難以被細(xì)胞攝入?；诖耍菊n題提出科學(xué)假設(shè):氫氧化鎂納米片難以通過內(nèi)吞作用被細(xì)胞攝入，因此利用氫氧化鎂納米片吸附六價鉻可以降低六價鉻的細(xì)胞攝入，從而降低鉻引起的細(xì)胞毒性。
　　 本課題通過化學(xué)沉淀法合成氫氧化鎂納米片，并用氫氧化鎂納米片吸附重鉻酸鹽，形成Mg(OH)2/Cr(Ⅵ)納米復(fù)合物。二

4、者均為粒徑約62nm，厚度8.5nm的納米片。且在細(xì)胞培養(yǎng)液中，納米材料以吸附蛋白的分散狀態(tài)存在。隨后以氫氧化鎂納米片吸附重金屬污染物Cr(Ⅵ)為模型，以HEK293和HepG2為研究對象，探究氫氧化鎂納米片是否會影響重金屬離子Cr(Ⅵ)對細(xì)胞的生物效應(yīng)。主要從三個方面展開:第一，定量研究納米氫氧化鎂吸附Cr(Ⅵ)后，對Cr(Ⅵ)離子進(jìn)入細(xì)胞能力的影響。該部分引入陰離子通道抑制劑，屏蔽納米材料上游離出的Cr(Ⅵ)離子的細(xì)胞攝入，從而更準(zhǔn)

5、確地研究納米氫氧化鎂吸附鉻的復(fù)合物如何進(jìn)入細(xì)胞。第二，對比研究吸附在氫氧化鎂納米片上的Cr(Ⅵ)與等量游離Cr(Ⅵ)離子對兩種高等生物細(xì)胞的表觀毒性。同樣引入離子通道抑制劑研究納米氫氧化鎂吸附鉻的復(fù)合物本身對細(xì)胞的毒性。第三，依據(jù)Cr(Ⅵ)離子的致毒機(jī)理，從氧化應(yīng)激、細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞凋亡三個方面深入研究Mg(OH)2/Cr(Ⅵ)納米復(fù)合物造成細(xì)胞毒性的原因。實驗發(fā)現(xiàn)，Mg(OH)2/Cr(Ⅵ)納米片難以通過內(nèi)吞方式進(jìn)入細(xì)胞，吸附在納米

6、氫氧化鎂上的Cr(Ⅵ)難以再通過擴(kuò)散作用進(jìn)入細(xì)胞。因此，被吸附后的Cr(Ⅵ)的細(xì)胞攝入量、相應(yīng)的氧化應(yīng)激及細(xì)胞毒性效應(yīng)均明顯降低。Nano-Mg(OH)2/Cr(Ⅵ)復(fù)合物本身并不引起明顯的氧化應(yīng)激和細(xì)胞毒性。
　　 本課題從細(xì)胞水平對納米材料的環(huán)境修復(fù)行為進(jìn)行了安全性評價，證明氫氧化鎂納米片可以作為安全有效的吸附劑用于環(huán)境污染物治理。從理論上闡釋了片狀納米材料可以通過改變重金屬污染物的細(xì)胞攝入方式，達(dá)到降低其毒性的作用。片狀納