人工合成纳米材料的生物可给性与毒性

随着人工纳米材料在工业、生活、医疗等各领域中的广泛应用,其环境暴露已不可避免.由于纳米材料生物可给性决定了其环境危害与人体健康风险,因此近年来这方面的研究已成为环境科学领域关注的热点.本文基于细胞和微生物、动物、人体等,从纳米材料种类、暴露途径、摄入动力学、体内分布、消除行为等方面,对人工纳米材料的生物可给性与毒性进行了综述,为客观评价纳米材料的生物安全性提供了科学参考.     

有机氯农药硫丹的生殖毒性及其机制研究进展

硫丹作为一种广谱有机氯农药,在农业区域周边的土壤和水体中都存在较高残留,2011年被斯德哥尔摩公约列入持久性有机污染物(POPs)名单。硫丹已被证实对神经系统、心血管系统、肝、肾等具有毒性作用,关于其生殖毒性的研究很多,但潜在机制尚不完全清楚。本文总结了硫丹导致的不同动物的生殖毒性,并从生殖器官和生殖细胞损伤、氧化应激以及DNA损伤、生殖细胞周期阻滞及细胞凋亡等方面,对近年来硫丹生殖毒性及其作用机制研究进展进行综述,并对其中存在的问题进行讨论,以期有助于深入了解硫丹的毒性效应。     

大气细颗粒物生殖毒性研究进展

大气污染已经成为中国最主要的污染问题.大气细颗粒物作为大气污染的主要成分,具有生殖毒性.本文总结了大气细颗粒物生殖毒性的流行病调查及其动物实验结果,并主要从氧化应激、DNA损伤、炎症反应和血睾屏障的完整性破坏等方面,归纳了近年来大气细颗粒物生殖毒性作用机制的研究成果,对现有研究中存在的问题进行了探讨,这有助于深入推进大气细颗粒物的生殖毒性研究.     

纳米材料与水体其他污染物的复合暴露毒性研究进展

纳米材料被广泛应用于食品、医疗、化妆品等领域,大量的纳米材料被排入水体,由此引起广泛的水环境污染问题。纳米材料因其小尺寸,较大比表面积的特性,在环境中极易吸附其他污染物而造成复合暴露风险,增加其生物效应的复杂性。本文着重讨论纳米塑料、氧化石墨烯、纳米二氧化钛及单壁碳纳米管与水环境中农药、重金属、持续性有机污染物等的复合暴露风险及对生物体产生的毒性影响,从纳米材料与水体污染物的交互作用和细胞毒作用机制方面论述了纳米材料介导的复合暴露毒性机理,并就构建复合暴露模型进行展望,提出从分子水平上揭示复合毒性规律的研究方向,为水生态污染风险评估提供依据。     

纳米材料的非毒性环境效应研究进展

纳米材料的广泛应用使其不可避免地释放到环境中,并对生态环境产生潜在不利影响.但是纳米材料的实际环境浓度较低,是否会对生态安全造成严重毒性危害依然存在争议.因此,近年来纳米材料对生物体无明显生长抑制或毒性胁迫表型情况下的非毒性环境效应逐渐引起人们的关注.笔者综述了近年来纳米材料非毒性环境效应研究的最新进展,探讨了纳米材料对植物及微生物的非毒性胁迫影响机制,旨在加深人们对纳米材料实际环境效应的理解,并为相关领域的科学研究提供新的思路.     

纳米银对无脊椎动物毒性效应的研究进展

纳米银（AgNPs）因优良的抗菌特性,已成为全球使用量最多的纳米材料.随着AgNPs使用量的增多,其不可避免流入环境中,对生态系统造成危害.无脊椎动物是动物类群重要的组成部分,本文主要从累积效应、急性毒性、生长发育毒性、组织病症、生殖毒性、遗传毒性和回避行为等方面总结了AgNPs对无脊椎动物的影响和潜在毒性机制,介绍了AgNPs对无脊椎动物毒性的影响因素,分析了AgNPs关于无脊椎动物毒性研究的不足并对研究趋势进行了展望.本文旨在为AgNPs对无脊椎动物的毒性研究以及AgNPs的安全生产和合理使用提供参考.     

石墨烯类纳米材料作为药物载体的研究进展及其潜在风险

石墨烯作为一种新兴的二维碳纳米材料,近年来受到了医学领域科学家的高度关注。由于石墨烯类纳米材料具有较大的比表面积,易于表面修饰等优点,目前在药物载体方面的研究发展迅速。随着纳米技术的发展,除了氧化石墨烯外,进一步将还原氧化石墨烯、石墨烯量子点、石墨烯纳米带等石墨烯类纳米材料作为药物载体应用到医学领域。本文综述了石墨烯类纳米材料作为药物载体在医学领域的研究进展,并从石墨烯类纳米材料的相关毒性研究角度,提醒了人们负载药物前后石墨烯类纳米材料的迁移规律对其潜在风险研究的重要性。     

石墨烯纳米材料对哺乳动物的毒性及其作用机制

石墨烯是一种应用广泛的新兴非金属纳米材料，具有独特的电学机械性能、超大的比表面积以及潜在的生物相容性，在材料、电子、能源、光学以及生物医学等领域得到广泛应用。与此同时，石墨烯的环境行为和生物毒性也随之引起日益广泛的关注。本文通过对石墨烯纳米材料的动物毒性、细胞毒性、毒性影响因素和毒性机制等相关研究进展进行总结。石墨烯纳米材料可通过气管滴注、吸入、静脉注射、腹腔注射以及口服等方式进入体内，通过机械屏障、血脑屏障和血液胎盘屏障等积累在肺、肝、脾等部位引起急性或者慢性损伤；目前有关石墨烯毒性机制的研究主要集中于线粒体损伤、DNA损伤、炎性反应、凋亡等终点及氧化应激参与的复杂信号通路，不同石墨烯纳米材料的浓度、尺寸、表面结构和官能团等对石墨烯的生物毒性影响不同。鉴于当前该领域研究的局限性，对石墨烯纳米材料生物毒性研究的发展方向进行了展望，进而为石墨烯材料的安全应用提供理论借鉴和实践参考。     

金属和非金属纳米材料对四膜虫生物毒性研究

纳米材料是"21世纪最有前途的材料",以其优良的性能广泛应用于许多领域,随之以多种形式释放到环境中。目前,关于纳米材料的安全性还没有明确的论断。本文介绍了四膜虫在纳米材料生物效应研究中的优势,重点论述了金属纳米材料、非金属纳米材料对四膜虫的生物效应以及毒性机制的研究状况,并对今后纳米材料生物毒性效应研究提供了建设性的方法及意见。     

除草剂对非靶标生物及人体的生殖毒性与遗传毒性研究进展

除草剂的应用已逐渐成为农业生产中不可或缺的一环.除草剂潜在的毒性作用对生态系统及其中生存的动物和人类存在着威胁.因此,研究除草剂的生殖和遗传毒性并选用安全的品类对于生态系统的保护是十分重要的.本文综述了多种除草剂对几种非靶标生物的生殖毒性和遗传毒性,为新型除草剂的生殖和遗传毒性评价及实验动物的选择提供参考,并为除草剂的生态毒理研究提供思路.     

基于模式生物秀丽隐杆线虫的环境污染物生殖毒性研究进展

由于人类社会的发展,环境污染也越来越严重,研究环境污染物对生态及人类健康的影响极为重要。生殖系统是人和动物繁衍后代的重要系统,常见环境污染物对生殖系统的影响正引起研究人员的广泛关注。秀丽隐杆线虫具有身体透明、品系丰富和遗传背景清楚等优点,为生殖毒理学研究提供了一个便利的平台。以秀丽隐杆线虫为模型已对多种环境污染物的生殖毒性进行了评价。本文重点叙述了重金属、纳米材料、有机物等化学污染,辐射、磁场等物理污染,以及病毒等生物污染对秀丽线虫生殖系统的影响,并归纳讨论了环境污染物造成生殖功能障碍的几种主要机制,如氧化应激、DNA损伤、内质网应激以及神经损伤等,但不同类型污染物的毒性效应与其自身的物化性质紧密相关。环境污染物诱导的生殖毒性中不同响应机制之间的关联性、不同发育阶段的敏感性差异、污染物的传代效应以及有效的缓解方式的筛选等都有待进一步的开展。     

纳米材料对藻细胞毒性效应及致毒机理

纳米材料因其独特的性质被广泛应用于生物医疗、光学工程、催化等领域。随着纳米材料的生产量逐年增大,越来越多的纳米粒子被释放到水生生态环境中,其生态毒性效应影响也备受人们的关注。本文根据纳米材料的分类总结了不同种类纳米材料对水生生态系统的初级生产者藻类的毒性效应,归纳了纳米材料影响藻类毒性大小的主要因素,如纳米材料的物理化学性质、水体性质和藻种等,并探讨了纳米材料对藻类的致毒机理,如金属离子溶出、氧化损伤和遮光效应等,最后总结展望了纳米毒理学研究的发展方向,以期为纳米材料对藻类的毒性研究提供一定的理论依据。     

典型纳米材料的土壤微生物效应研究进展

纳米材料的大量生产和广泛应用使其不可避免地进入环境中,而土壤是人工纳米材料释放到环境的主要的汇。土壤中的微生物群落能敏感地反映土壤环境质量的变化,其对物质循环与能量转换具有极重要的生态学意义,然而纳米材料因其独特的物理化学特性,对土壤微生物群落及其功能的影响尚不明确。在参考纳米材料对微生物影响相关研究的基础上,总结了土壤中纳米材料的主要类型及来源,综述了典型纳米材料对土壤微生物群落结构、丰度、功能的影响及可能的影响机制,探讨了环境因子对人工纳米材料土壤生物效应的调控作用,对需要深入研究的方向进行了展望。     

海洋环境中纳米金属的生物吸收及生物效应

当前随着纳米科技的发展,纳米材料,特别是纳米金属,因其独特的物化性质,在各行各业中的使用量呈指数增长,致使其在大气、水域、土壤环境中的安全性问题引起公众关注。尤其是在受到人类活动密切影响的近岸海洋环境中,纳米金属的潜在生态效应成为当前国内外研究的热点之一。本文重点综述了由于海洋环境的理化因子以及纳米金属独特的物化性质导致的纳米金属的环境行为,海洋生物对纳米金属的吸收,以及纳米金属的生物效应和可能的致毒机制,旨在为评估海洋环境中纳米金属的潜在生态危害,完善纳米材料的监管机制及保障纳米科技的可持续发展提供思路。     

Nano-QSAR: 纳米毒理学领域的新方法

随着纳米毒理学实验研究的不断深入,反映纳米材料生物毒性效应的数据也不断丰富,以这些数据为基础建立的定量结构活性关系(QSAR)模型开始发挥其在纳米材料潜在毒性研究和预测方面的作用。纳米材料的QSAR(Nano-QSAR)研究以经典QSAR模型为指导,结合纳米材料特殊的物理化学性质,提供了一种对纳米材料快速筛选和优先测试的新途径。本文就Nano-QSAR的前期研究现状,从纳米材料结构描述符、毒性效应数据和建模方法3个方面分析了模型的构建流程和框架;通过列举部分研究成果和主要的模型指标,初步探讨了建模方法的选择和结构描述符的识别;最后指出目前Nano-QSAR研究面临的挑战和今后努力的方向。     

Toxic impact of nanomaterials on microbes,plants and animals

Nanotechnology has many potential applications in medical, agriculture, electronic and sports industries. Nonetheless, there is actually little knowledge on toxic effects of nanomaterial. Here we review nanotoxicity, action mechanisms and fate of nanomaterials. We discuss the impact of nanotoxicity on microbes, plant, animal and human health, and factors like size, shape, surface charge, composition, ionic concentration and physiological. We explain the detection of nanotoxicity at cell and genome levels. Toxicities of commercial nanomaterials, risk management, rules and regulations regarding marketed nanoproducts are also summarized.     

Applications of hollow nanomaterials in environmental remediation and monitoring: A review

Hollow nanomaterials have attracted significant attention because of their high chemical and thermal stability, high specific surface area, high porosity, low density, and good biocompatibility. These state-of-the-art nanomaterials have been shown to efficiently adsorb heavy metals, and volatile hazardous substances, photodegrade persistent organic pollutants, and other compounds, and inactivate bacteria. Such properties have enabled the use of these materials for environmental remediation, such as in water/wastewater treatment, soil remediation, air purification, and substance monitoring, etc. Hollow nanomaterials showed higher photocatalytic activity than those without hollow structure owing to their high active surface area, reduced diffusion resistance, and improved accessibility. And, the Doping method could improve the photocatalytic performance of hollow nanomaterials further under visible light. Moreover, the synthetic mechanisms and methods of these materials are important because their size and morphology help to determine their precise properties. This article reviews the environmental applications and potential risks of these materials, in addition to their syntheses. Finally, an outlook into the development of these materials is provided.     

Applications and genotoxicity of nanomaterials in the food industry

The use of nanomaterials in industrial sectors is currently widely accepted because of their unique beneficial properties. However, those unique properties can also induce toxic effects. Toxicity responses are induced by kinetic, dynamic, and catalytic properties, and by functionalization, net particle reactivity, agglomeration, and functional environment. Here, we review nanomaterial applications in food and consumer industries, genotoxic mechanisms, methods to study nanomaterials, and factors of toxicity.     

纳米材料的环境行为及其毒理学研究进展

随着纳米科技的迅速发展,纳米材料被广泛应用于工业、农业、食品、日用品、医药等领域.在纳米材料广泛应用的同时,其不可避免地会被释放到环境中(包括水体、空气和土壤),对生态系统产生不利影响.与常规物质相比,纳米材料具有独特的物理、化学性质,其对生态系统生物种群和个体的潜在负面影响不容忽视.在总结国内外相关研究基础上,论文对纳米材料在水体、大气和土壤中的环境行为和生态毒性进行了综述.