零價納米鐵對微生物的毒理研究.pdf

1、隨著納米技術和納米材料的發(fā)展，零價納米鐵出現在人們的生產和生活領域。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，納米材料與技術的安全性已引起了世界各國的廣泛關注，甚至已有研究發(fā)現某些納米材料存在一定的毒性或潛在的風險，但

2、目前對于零價納米鐵的毒性效應和機制研究方面還存在一些問題。首先，目前關于零價納米鐵毒性效應的研究多側重于零價納米鐵對微生物的致死率和細胞內活性氧自由基的含量變化，關于零價納米鐵對細菌生長周期的影響以及對細胞酶活性和脂質過氧化產物的影響研究還是一個空白。
　　 其次，零價納米鐵表面性質對其毒性的影響科學家還沒有形成共識。有學者認為零價納米鐵與微生物細胞的物化接觸是產生毒性的主要原因；但有的學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胞的毒性作用后，認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系。零價納米鐵表面性質對細胞毒性影響作用還不明確，因此需要進一步研究證明。
　　 細胞是生物體最基本的結構與功能單位，生物體的各項生命活動都是建立在細胞這一特殊結構基礎之上的。納米材料的生物毒性一般也是從破壞細胞結構與功能開始的，因此，人們常以細胞為研究對象來研究納米材料的潛在效應。
　　 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--大腸桿菌為實驗材料，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和機制，并在此基礎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對其毒性的影響。研究結果為：
　　 1.透射電鏡(TEM)的表征結果表明零價納米鐵會破壞細胞的完整性，當細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，且大腸桿菌細胞表面出現凹陷，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。主要表現為縮短對數生長期，促進大腸桿菌較早進入穩(wěn)定期，并減少穩(wěn)定生長期的活菌數。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，此結果表明零價納米鐵會導致細胞膜損傷和細胞膜通透性增加，且零價納米鐵濃度越高，細胞破損越嚴重。
　　 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生自由基，且零價納米鐵濃度越高，自由基產生量越大。
　　 5.染毒組細胞中丙二醛(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－效應關系(r=0.945，p<0.05)。MDA作為細胞發(fā)生脂質過氧化反應的代表性產物，可以通過測定其含量變化來了解脂質過氧化水平。這表明零價納米鐵可以導致細胞發(fā)生脂質過氧化反應，產生氧化損傷。
　　 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生毒性作用，且直接接觸體系的毒性效應大于間接接觸體系。實驗結果表明零價納米鐵產生毒性的原因不僅僅為氧化應激反應，零價納米鐵的表面化學性質也是產生毒性的重要原因。