納米銀的生物效應及毒性作用機制.pdf

1、中國科學技術大學博士學位論文納米銀的生物效應及毒性作用機制姓名：吳源申請學位級別：博士專業(yè)：環(huán)境科學指導教師：江桂斌20100401摘要眾所周知，生命早期小型魚對化學物質暴露和環(huán)境應激比較敏感，本部分實驗采用目前通行的部分生命周期實驗(Partial1ifetest)檢測納米銀的胚胎毒性。在70d暴露期間，較高濃度納米銀顆粒(4001000pg／L)明顯抑制medaka胚胎的發(fā)育過程，比較典型的毒性包括發(fā)育延遲、色素細胞減少、視頂蓋最大

2、寬度(腦發(fā)育指標)減少以及血液緩流等。胚胎期的觀察還發(fā)現(xiàn)納米銀暴露造成高發(fā)生率的形態(tài)發(fā)育異常和畸形，包括水腫、骨骼畸形、心臟異常、眼睛發(fā)育異常以及鰭膜缺損等等。實驗中得到的發(fā)育遲滯和畸形發(fā)生率的非線性劑量反應關系反映了納米銀顆粒毒性作用的復雜性。在實驗中我們還發(fā)現(xiàn)大量水腫病及淤血的medaka胚胎孵化后常常伴隨形態(tài)發(fā)育異常，因此推測納米銀暴露造成胚胎期medaka滲透壓調節(jié)紊亂，而淤血意味著血循環(huán)系統(tǒng)輸送營養(yǎng)素質能力的下降，這些可能是造

3、成胚胎期medaka發(fā)育異常的主要作用機制。本實驗提示體內實驗是評價納米銀顆粒毒性作用的敏感實驗方案，同時部分生命周期實驗可以有效地評價納米銀顆粒的發(fā)育毒性和生態(tài)危害。依據胚胎發(fā)育毒性實驗，我們通過光學顯微鏡、掃描電鏡技術、組織生化分析以及自由基測定探討了納米銀胚胎毒性的作用機制。納米銀顆?？梢云茐膍edaka卵殼表面結構和完整性，損害卵殼的機械保護作用，同時降低卵殼維持卵內外環(huán)境滲透壓平衡的能力，這些可以從機理上解釋水腫病高發(fā)和胚胎發(fā)

4、育毒性。納米銀暴露造成卵內乳酸脫氫酶(LDH)活性明顯增加，表明medaka胚胎處于缺氧環(huán)境，而缺氧會影響需氧生物的能量代謝及正常發(fā)育。根據卵內SOD活性、還原型GSH含量、脂質過氧化產物丙二醛(MDA)濃度、活性氧族(ROS)以及單線態(tài)氧的變化，納米銀還造成medaka胚胎產生氧化應激。這些生物效應或毒性效應主要發(fā)生在胚胎發(fā)育早期，隨著胚胎期幼魚的發(fā)育，納米銀顆粒所致的部分毒性效應具有恢復趨勢。雖然如此，由于生命早期淡水魚(如胚胎、孵

5、化后幼魚)對化學物質暴露和環(huán)境應激比較敏感，此時期幼魚發(fā)生嚴重和不可逆損傷肯定影響水生魚類群落。納米銀表面容易被氧化，在水、體液、生物體內很容易釋放離子態(tài)銀(A礦)，而后者影響著納米銀的生物效應和毒性作用。采用銀離子選擇電極法測定不同含量納米銀溶液中A礦的含量，數據表明新鮮制備的溶液中銀陽離子比例為094％101％，釋放率與時間成非線性增加。利用成年medaka亞慢性毒性實驗比較銀離子含量相當的納米銀與Ag的組織分布、死亡率、氧化應激效