零價納米鐵對微生物的毒理研究.pdf

1、隨著納米技術(shù)和納米材料的發(fā)展，零價納米鐵出現(xiàn)在人們的生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。因相比普通鐵粉具有更多的優(yōu)勢，如粒徑小、比表面積大以及優(yōu)越的吸附性能和極高的還原活性等，可以更高效地處理多種污染物，成為目前頗具潛力的環(huán)境修復(fù)方法。
　　 同時隨著零價納米鐵的大范圍使用，零價納米鐵將不可避免地會進(jìn)入大氣、地下水、土壤等自然環(huán)境中。近年來，納米材料與技術(shù)的安全性已引起了世界各國的廣泛關(guān)注，甚至已有研究發(fā)現(xiàn)某些納米材料存在一定的毒性或潛在的風(fēng)險，但

2、目前對于零價納米鐵的毒性效應(yīng)和機(jī)制研究方面還存在一些問題。首先，目前關(guān)于零價納米鐵毒性效應(yīng)的研究多側(cè)重于零價納米鐵對微生物的致死率和細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基的含量變化，關(guān)于零價納米鐵對細(xì)菌生長周期的影響以及對細(xì)胞酶活性和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的影響研究還是一個空白。
　　 其次，零價納米鐵表面性質(zhì)對其毒性的影響科學(xué)家還沒有形成共識。有學(xué)者認(rèn)為零價納米鐵與微生物細(xì)胞的物化接觸是產(chǎn)生毒性的主要原因；但有的學(xué)者在比較了等量的二價鐵離子和零價納米鐵粒

3、子對人體支氣管上皮細(xì)胞的毒性作用后，認(rèn)為零價納米鐵的毒性作用來源于二價鐵離子的釋放，而與零價納米鐵顆粒物本身沒有關(guān)系。零價納米鐵表面性質(zhì)對細(xì)胞毒性影響作用還不明確，因此需要進(jìn)一步研究證明。
　　 細(xì)胞是生物體最基本的結(jié)構(gòu)與功能單位，生物體的各項生命活動都是建立在細(xì)胞這一特殊結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上的。納米材料的生物毒性一般也是從破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能開始的，因此，人們常以細(xì)胞為研究對象來研究納米材料的潛在效應(yīng)。
　　 為此，本文通過液相

4、還原法合成出零價納米鐵粒子，以環(huán)境中的典型微生物--大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料，來探討研究零價納米鐵對微生物大腸桿菌可能的毒性效應(yīng)和機(jī)制，并在此基礎(chǔ)上嘗試通過透析袋分隔零價納米鐵和微生物，研究零價納米鐵表面性質(zhì)對其毒性的影響。研究結(jié)果為：
　　 1.透射電鏡(TEM)的表征結(jié)果表明零價納米鐵會破壞細(xì)胞的完整性，當(dāng)細(xì)菌與零價納米鐵混合后，其表面明顯吸附了一些零價納米鐵顆粒，且大腸桿菌細(xì)胞表面出現(xiàn)凹陷，形狀變的不規(guī)則。
　　 2.零

5、價納米鐵對大腸桿菌生長有抑制作用，且零價納米鐵濃度越大，抑制作用越明顯。主要表現(xiàn)為縮短對數(shù)生長期，促進(jìn)大腸桿菌較早進(jìn)入穩(wěn)定期，并減少穩(wěn)定生長期的活菌數(shù)。計算各個體系最后的吸光度大小，得出112、560和1120mg·L-1體系相比于對照組的吸光度降低率分別為20％、44％和66％。
　　 3.染毒組細(xì)胞培養(yǎng)液上清中的LDH活性顯著高于對照組(p<0.05)，112、560和1120 mg·L-1體系中LDH活性分別約為對照組的3

6、倍、5倍和15倍，此結(jié)果表明零價納米鐵會導(dǎo)致細(xì)胞膜損傷和細(xì)胞膜通透性增加，且零價納米鐵濃度越高，細(xì)胞破損越嚴(yán)重。
　　 4.超氧化物歧化酶(SOD)活性隨零價納米鐵暴露濃度的增加均有不同程度的降低，SOD活性的高低可以間接反映機(jī)體清除氧自由基的能力，這說明零價納米鐵染毒大腸桿菌會產(chǎn)生自由基，且零價納米鐵濃度越高，自由基產(chǎn)生量越大。
　　 5.染毒組細(xì)胞中丙二醛(MDA)含量明顯高于對照組，且MDA含量變化與零價納米鐵濃度

7、存在劑量－效應(yīng)關(guān)系(r=0.945，p<0.05)。MDA作為細(xì)胞發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的代表性產(chǎn)物，可以通過測定其含量變化來了解脂質(zhì)過氧化水平。這表明零價納米鐵可以導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氧化損傷。
　　 6.間接接觸體系和直接接觸體系中零價納米鐵均對大腸桿菌產(chǎn)生毒性作用，且直接接觸體系的毒性效應(yīng)大于間接接觸體系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明零價納米鐵產(chǎn)生毒性的原因不僅僅為氧化應(yīng)激反應(yīng)，零價納米鐵的表面化學(xué)性質(zhì)也是產(chǎn)生毒性的重要原因。