探究MWCNT-COOH-BPA復(fù)合物的母鼠暴露對其子代的影響.pdf

1、納米技術(shù)自上世紀(jì)八十年代誕生以來，已呈現(xiàn)出了驚人的發(fā)展態(tài)勢并對諸多科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。納米技術(shù)已在不知不覺中改變著人類的社會生活以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。隨著納米材料生產(chǎn)應(yīng)用的增多，納米材料勢必會擴散到自然環(huán)境中去。納米材料大的比表面積及高的表面能，使得納米材料能與環(huán)境中的許多物質(zhì)發(fā)生作用，例如環(huán)境污染物。納米材料和污染物的相互作用可以改變污染物的移動性、生物活性和環(huán)境風(fēng)險。并且納米材料/污染物復(fù)合物可能會通過食物飲水等途徑進入人體當(dāng)中。污

2、染物在納米材料上的吸附大多具有可逆性，污染物可能會在人體中再次釋放引起人體毒性反應(yīng)。因此評價納米材料/污染物復(fù)合物的毒性作為納米材料安全性評價的一部分勢在必行。
　　 另一方面，利用納米材料對環(huán)境污染物的高吸附能力，納米材料已經(jīng)被大量報道可以用作環(huán)境污染物吸附劑。例如報道較多的納米二氧化鈦、磁性納米粒子、碳納米材料吸附劑等。但是納米材料用于環(huán)境治理的前提是納米材料不會引起二次污染。因為納米材料在治理環(huán)境污染的過程中，納米材料/污

3、染物復(fù)合物會或多或少的殘留在環(huán)境中。目前，納米材料/污染物復(fù)合物的毒性情況已經(jīng)成為納米材料應(yīng)用于環(huán)境治理的道路上亟待解決的問題之一。
　　 碳納米管（carbonnanotubes，CNTs）是一種中空圓柱結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)一維碳納米材料。由于其優(yōu)越的物理化學(xué)性質(zhì)，CNTs被成功的應(yīng)用于電池電極、塑料、染料、粘合劑、污水處理、醫(yī)用醫(yī)藥等領(lǐng)域。CNTs在生命醫(yī)藥領(lǐng)域，不僅本身可用于腫瘤治療，而且利用其表面的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，可以在表面進行多種共價或

4、非共價修飾，進行靶向載藥。不僅提高了癌細(xì)胞死亡率，而且對正常細(xì)胞具有較低的細(xì)胞毒性。成為癌癥治療領(lǐng)域最具潛力的抗腫瘤藥物之一。據(jù)報告，目前全世界CNTs的年產(chǎn)量已達(dá)上千億噸。碳納米管也不可避免的會以粉塵等形式擴散到自然環(huán)境中去。由于CNTs特殊的纖維性結(jié)構(gòu)、巨大的可接觸外表面積、發(fā)達(dá)的間隙孔結(jié)構(gòu)以及較高的化學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性，CNTs擁有了較高的環(huán)境污染物吸附能力。文獻(xiàn)已經(jīng)證明，CNTs對機污染物、激素干擾物、重金屬、氟化物、放射性化合物

5、及生物污染物等具有很好的吸附性能。
　　 雙酚A(BPA)作為一種環(huán)境中常見的激素干擾物之一，主要來自于塑料自然環(huán)境下的降解、垃圾填埋后的滲漏等。它作為一種雌激素類似物可以對肝、腦、生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、新陳代謝系統(tǒng)等產(chǎn)生影響。研究證明，CNTs對BPA具有較強的吸附能力。分子模擬實驗發(fā)現(xiàn)，BPA獨特的“蝴蝶式”結(jié)構(gòu)可以很好的與CNTs的彎曲表面相互作用。并且BPA分子可以進入碳管聚集體內(nèi)部的孔間隙及碳管束凹槽里。BPA與CNTs

6、的作用力主要通過π-π作用，作用力較強。另外，研究發(fā)現(xiàn)CNT/BPA解吸附存在明顯的滯后環(huán)現(xiàn)象。高的吸附效率及解吸附困難使得CNTs成為BPA的優(yōu)良吸附劑。
　　 鑒于以上科學(xué)事實，以及胚胎期對毒性物質(zhì)的敏感性，本文分別以羧基化多壁碳納米管(MWCNT-COOH)、BPA為納米材料、污染物的代表，研究了胚胎期及哺乳期經(jīng)口暴露兩種劑量的MWCNT-COOH/BPA復(fù)合物(以下簡稱Complex)所引起的雄性小鼠的毒性。并與單獨暴露

7、MWCNT-COOH，單獨暴露BPA及空白對照組進行了比較。通過對復(fù)合物胚胎期雄性毒性的初步評價。使得人們對CNTs的環(huán)境風(fēng)險有了進一步的認(rèn)識。也為CNTs用于環(huán)境治理的安全性提供了初步依據(jù)。同時本研究首次對納米材料/污染物復(fù)合物的毒性進行了體內(nèi)評價，為納米材料/污染物復(fù)合物的安全評價提供了新的參考方法。
　　 本文實驗部分可分為三部分進行闡述。第一部分首先對MWCNT-COOH對環(huán)境BPA的吸附能力進行了初步研究，并對復(fù)合物的

8、制備進行了描述。實驗發(fā)現(xiàn)，MWCNT-COOH對環(huán)境BPA具有很高的吸附效率。實驗條件下制備的Complex吸附量穩(wěn)定在37μg(BPA)/1mg(MWCNT-COOH)左右。制備出來的復(fù)合物注射液比較穩(wěn)定，四小時內(nèi)解吸附量維持在1％左右。第二部分，對BPA,MWCNT-COOH，Complex的母體毒性進行了評價比較。研究發(fā)現(xiàn)，所有給藥母鼠的行為在給藥期間直至哺乳期結(jié)束未發(fā)生明顯異常。體重曲線顯示，母鼠給藥組體重在后期都比空白對照組略

9、有升高。另外，與空白對照組相比，除Complex高劑量組出現(xiàn)產(chǎn)仔總數(shù)增加現(xiàn)象，其它各組的母鼠產(chǎn)仔總數(shù)、雄性比例均未出現(xiàn)異常。這說明，BPA，MWCNT-COOH，Complex三種物質(zhì)對母鼠的影響較小。第三部分為BPA，MWCNT-COOH，Complex對雄性后代的毒性研究。該部分分三方面對雄性后代毒性影響進行了評價。(1)體重曲線及臟器指數(shù)的影響。體重曲線顯示，成年后所有給藥小鼠的體重較空白對照組偏低。這說明三者對子代雄性小鼠產(chǎn)生了

10、一定影響。此外，Complex高劑量組和Complex低劑量組的腎臟臟器指數(shù)明顯高于空白對照組，說明復(fù)合物對腎臟具有一定損害作用。(2)對雄性激素(LH，F(xiàn)SH，Testosterone)及睪丸中丙二醛含量的測定。對雄性激素的研究發(fā)現(xiàn)，胚胎期及哺乳期暴露BPA，MWCNT-COOH或Complex會對雄性后代的性激素水平產(chǎn)生影響且無明顯劑量依賴關(guān)系。其中以BPA的影響最大，Complex次之。MWCNT-COOH只對LH造成了極輕微影響

11、。實驗說明BPA及Complex可以擾亂下丘腦-垂體-睪丸軸，從而對睪丸中精子的形成產(chǎn)生威脅。在睪丸組織的MDA檢測中我們發(fā)現(xiàn)，BPA高劑量組與空白對照相比MDA量有顯著性升高，說明在胚胎期及哺乳期暴露BPA的可以引起睪丸組織氧化應(yīng)激。另外，除MWCNT-COOH高劑量外，其它各組也出現(xiàn)了不同程度的MDA值的升高，說明，這幾組物質(zhì)也具有一定的引起睪丸組織脂質(zhì)過氧化的潛能。(3)BPA，MWCNT-COOH，Complex分別對心、肝、脾