基于3D体外培养模型的化学物质肝毒性预测研究进展

精准预测化学物质肝毒性对保护人类生命健康安全具有重要意义。为了避免动物实验固有的物种间差异性和局限性,开发和利用与人源肝脏生理功能直接相关的体外模型至关重要。三维(3D)体外细胞培养模型相比于二维(2D)模型能更好地保留肝细胞代谢功能,再现肝脏内多种细胞相互作用的复杂环境,是体外模拟肝脏生理功能的一大进步,并初步在药物毒性评估方面获得应用的同时,也被引入到环境毒理学领域用于预测环境化学物质的肝毒性。本文介绍了目前常用3D体外细胞培养模型的制备方法,综述了其在环境化学物质(纳米材料、持久性有机污染物和新型有机污染物等)肝毒性预测方面的应用现状,最后探讨了3D肝细胞体外培养模型在有害结局路径指导下开展肝毒性预测的研究与应用前景。     

微波干燥快速测定水中悬浮物

一、前言悬浮物(非过滤性残渣)系指水中不能通过一定规格孔径的滤器而截留在滤器上,并于102-105℃下烘干至恒重的固体。目前多采用普通电热干燥箱进行干燥,恒重时间均在一小时以上。因而,测定速度慢,效率低。微波加热均匀,热能利用率高,操作简便,干燥快速。为此,我们以多种有代表性的水样为对象,改用微波干燥,进行了测定方法的有关条件试验,制定了“微波干燥快速测定水中悬浮物”的方     

高密度聚乙烯微塑料与氯嘧磺隆对大豆生长和根际细菌群落的复合胁迫效应

随着我国农业的大力发展，塑料地膜和农药被广泛投入到农业生产中，而塑料地膜降解形成的微塑料和农药在土壤中累积也带来诸多环境问题.目前微塑料与农药单一作用的环境生物学效应已有报道，但两者复合胁迫对作物生长和根际土壤细菌群落的影响研究较少.因此，设计高密度聚乙烯微塑料（HDPE，500目）与磺酰脲类除草剂代表品种氯嘧磺隆共处理，研究其对大豆生长的影响，并通过高通量测序技术、互作网络和PICRUSt2功能分析，探究HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫对大豆根际土壤细菌群落多样性、结构组成、菌群网络和土壤功能的影响，阐明HDPE和氯嘧磺隆对大豆的复合毒性.结果表明1% HDPE处理延长氯嘧磺隆在土壤中的半衰期（由11.5 d升至14.3 d），并且HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫较单一污染物对大豆生长的影响更为明显.HiSeq 2500测序表明复合胁迫下的大豆根际细菌群落由20个门、312个属组成，门和属的组成数量显著少于对照和单一处理，并降低具有潜在生物防治特性、植物促生特性等功能菌属的相对丰度（如Nocardioides和Sphingomonas等）.Alpha多样性表明复合胁迫显著降低大豆根际细菌群落的丰富度与多样性，Beta多样性则表明复合胁迫显著改变大豆根际细菌群落结构.组间样品LEfSe和PICRUSt2功能分析表明复合胁迫调控根际细菌群落的优势菌群，并减弱土壤氨基酸代谢、能量代谢和脂质代谢等二级功能层的丰度占比.由属水平网络分析推测复合胁迫降低土壤细菌间的总连接数和网络密度，使网络结构简单化，维持网络稳定的重要菌群种类也发生变化.研究结果表明HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫显著影响大豆生长，并改变大豆根际细菌群落结构、土壤功能和网络结构，相较于单一处理，复合胁迫的潜在危害更大.研究结果可为评价聚乙烯微塑料和氯嘧磺隆生态风险，以及污染土壤修复提供指导.     

邻苯二甲酸二(异)丁酯及其替代品的内分泌干扰效应研究进展

邻苯二甲酸二丁酯(di-n-butyl phthalate, DnBP)和邻苯二甲酸二异丁酯(diisobutyl phthalate, DiBP)是广泛用于塑料、树脂和橡胶制品中的邻苯二甲酸酯类增塑剂,曾在各种环境介质中频繁检出.现有研究表明,DnBP和DiBP对人类和其他动物具有显著的内分泌干扰效应以及生殖发育毒性等不良影响,因而在许多国家和地区被限制使用,由此市面上涌现出了一些替代品增塑剂.本文结合国内外关于DnBP和DiBP及其替代品的研究成果,综述了DnBP和DiBP在个体、细胞和分子水平上的内分泌干扰效应与机制以及在市场应用中的替代情况,并且选取了4种典型的替代品(邻苯二甲酸二异壬酯、环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯、二苯甲酸二聚丙二醇酯、三乙酸甘油酯)对其内分泌干扰效应进行对比分析.研究结果表明,DnBP和DiBP在环境低浓度下能够影响类固醇激素合成通路中关键基因的表达,进而改变生物体内类固醇激素的水平,高浓度暴露时则会对生殖器官造成损伤并最终降低生殖能力,妊娠期暴露还会对后代产生相同的影响.DnBP和DiBP的4种替代品在急性毒性、持久性和生物可累积性方面均有所降低,内分泌干扰效应也显著降低,但缺乏系统的研究以全面评估其可替代性.提出今后替代品的安全性评估应纳入更多的毒性终点并深入研究相关的毒性效应机制,以保证替代化学品的安全性.     

平贮ZL205A铝合金微观缺陷与宏观力学性能关系研究

目的评估长期贮存ZL205A铝合金的微观缺陷对性能的影响。方法利用X射线无损检测研究平贮合金的缺陷等级分布,并进一步研究合金室温拉伸、高温拉伸、室温疲劳和室温冲击性能。结果经过平贮12 a后的ZL205A铝合金,其微观缺陷即针孔等级位于1~6级,仅发现少量的伴生带状偏析。室温拉伸时,1~3级针孔样品的抗拉强度为380 MPa,而5级针孔样品的抗拉强度大幅下降到340.5 MPa,表明室温下4级及以上针孔对于拉伸强度有着重要影响。高温拉伸时,仅在100℃表现为样品缺陷等级越高,抗拉强度越高的趋势。常温疲劳试验表明,在10^(7)周的寿命下,合金的疲劳极限为99.2 MPa。常温冲击试验发现,1级针孔样品的平均冲击吸收能量为3.19 J,明显优于其他针孔等级样品。结论室温拉伸和室温冲击时,材料的力学性能与缺陷等级密切相关。高温拉伸时,温度上升导致材料强度下降的作用超过了缺陷自身对性能的影响。     

基于有害结局路径的化学物质计算毒理学研究

计算毒理学利用分子致毒机制信息和数学模型预测化学物质对人体健康和环境的危害。有害结局路径(adverse outcome pathway, AOP)可将化学物质在个体水平的危害或有害结局(adverse outcome, AO)与其在分子水平上的启动事件(molecular initiating event, MIE)建立关联，为将表征分子致毒机制的体外生物测试数据应用到高通量的化学物质毒性预测中提供了可能。然而，目前缺乏基于有害结局路径的高通量预测化学物质毒性的研究。本研究基于AOP框架，联合ToxCast体外测试数据，选取101种典型环境化学物质进行毒性预测，并通过与PubChem内已报道的化学物质毒性比较，对预测结果进行评价。结果表明，基于AOP预测到101种化学物质共可潜在诱导58个AOs,覆盖了生殖毒性等在内的11个毒性类型。不同毒性类型的真阳性预测率(true positive rate, TPR)不同，其中致癌/遗传毒性、生殖毒性与消化系统毒性的TPR均超过了70%,而神经毒性与呼吸系统毒性的TPR均低于30%。不同毒性类型的TPR与AOP知识库中该毒性类型的AOP (P<0.02,r=0.685)、MIE(P<0.01,r=0.734)、体外生物测试的数量(P<0.01,r=0.752)和化学物质体外测试数量(P<0.01,r=0.293)呈显著正相关。综上，本研究的结果表明，增加高通量体外测试数据和丰富AOP知识库，将进一步提高对化学物质的潜在毒性预测的准确性，为未来化学物质的高通量筛查和风险评估提供支撑。