多溴联苯醚的环境毒理学研究进展

多溴联苯醚(PBDEs)是一类广泛使用的溴代阻燃剂,其大量生产和使用导致了越来越严重的环境污染.由于PBDEs具有较高的亲脂性,化学性质比较稳定,它们可远距离传输到地球各种环境介质中,并通过食物链累积放大,在生物体内蓄积产生毒性效应.本文针对近年来PBDEs毒性效应和致毒机制的研究进展,从PBDEs的内分泌干扰毒性、发...     

典型全氟烷基酸的光/电催化降解：性能提升策略与反应机制

全氟烷基酸(perfluoroalkyl acids,PFAAs)在全球水体中普遍存在,且对生物体和人体均具有潜在毒害作用,是近年来被广泛关注的主要污染物之一.水环境中PFAAs的去除和降解是降低其生态健康风险的重要手段,也是目前研究的焦点之一.PFAAs分子中所有C—H键均被C—F键取代,特殊的结构使PFAAs具有极高的化学稳定性,常规的氧化技术难以实现水环境中PFAAs的有效降解.光催化氧化和电催化氧化是目前处理难降解有机污染物的两种主要高级氧化技术,也是研究水环境中PFAAs降解去除的主流关键技术.以全氟辛基羧酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)和全氟辛基磺酸(perfluorooctane sulfo nates,PFOS)为研究PFAAs降解的两类典型代表,本文综述了近年来光催化氧化和电催化氧化两种技术在水相PFOA和PFOS降解研究的文献报道,对提高PFAAs降解效率所采用的主要技术改进策略及其背后的理论机制进行了梳理和总结.基于提高催化反应活性物质产率,增加活性反应位点和反应物传质效率以及提高反应体系稳定性等优化策略,对光催化中催化剂和电催化中电极...     

多溴联苯醚和全氟烷基酸的分子毒理机制研究

多溴联苯醚(PBDEs)和全氟烷基酸(PFAAs)是两类使用量大、环境污染广泛、人体暴露严重的新型有机污染物,2009年已纳入《斯德哥尔摩公约》持久性有机污染物(POPs)名单,但其毒性效应及作用机制并不明确.本文综述了本课题组近几年针对多溴联苯醚PBDEs和全氟烷基酸PFAAs的分子毒理机制研究工作,主要集中在这两类污染物对甲状腺系统、雌激素系统和肝脏脂肪酸代谢系统干扰效应的分子机制研究.本文分别从分子、细胞和活体三个层面,研究了污染物与核受体的直接结合作用、结合后受体的构象变化、细胞内受体的转录活性、以及活体暴露后受体调控基因的表达变化,由此阐明了污染物通过与受体直接作用导致细胞和活体生物功能改变的分子机制.同时结合计算模拟,探讨了污染物生物效应与其化学结构之间的关系,发现污染物的受体活性取决于它们与受体结合的空间构型,而其活性强度基本与二者的结合能力一致,主要受疏水作用和氢键的影响.此外,还通过研究污染物与天然配体转运蛋白的相互作用,明确了各个污染物与转运蛋白的结合能力,探讨了其构效关系,并评估了污染物对天然配体在体内转运过程的潜在干扰效应.通过上述研究工作,提出了多层面、多靶点研究环境污染物分子毒理机制的新思路,建立和引进了研究污染物与生物靶分子相互作用的新方法,发现了PBDEs、PFAAs与TR、ER、PPARγ核受体结合的新模式,为深入了解这些污染物的分子毒理机制提供了有用的信息和有效的研究手段.     

苯乙烯致DNA间接损伤效应的光电化学生物传感器快速检测

许多有机化合物自身没有致癌毒性,但进入生物体内,经过体内代谢酶的催化后转化成活性中间体,与DNA形成共价化合物.这些间接的损伤会最终导致DNA分子结构和功能的变化,对人类的健康造成威胁.因此,建立一种快速有效的方法检测间接致癌化合物对DNA的损伤,成为当前研究的热点.论文建立了一种新型的光电化学生物传感器来检测有机化合物苯乙烯对DNA的间接损伤效应,该传感器以层层自组装的方式将光电信号分子、双链DNA和血红蛋白组装在半导体电极上.在H2O2存在的条件下,传感膜中的血红蛋白可将苯乙烯转化为氧化苯乙烯,氧化苯乙烯扩散到膜内,与DNA形成加合物,引起DNA结构变化,导致光电分子光电流信号的增加.实验中,将修饰好的电极置于终浓度为2mM H2O2和2%苯乙烯(体积比)的混合液(pH7.3的磷酸缓冲液配制)中反应一段时间后,在电解质溶液中进行光电流检测.实验结果表明,光电流信号随着反应时间逐渐升高,在30min后趋于稳定,表明苯乙烯在传感膜上的氧化和DNA的损伤反应基本完成.与反应前相比,反应后光电流增加了40%,并且酶催化苯乙烯生成的氧化苯乙烯经紫外可见光谱得到验证.论文建立的光电化学生物传感器模拟了体内DNA损伤反应过程,能快速有效地检测苯乙烯对DNA的间接损伤效应,有望为有机化合物潜在基因毒性的风险评估提供一个快速筛查工具。     

用于核酸损伤和化合物基因毒性检测的新型DNA电化学传感器

利用电化学方法检测DNA损伤和污染物基因毒性具有重要意义．根据分子膜层层自组装的原理,将受化学损伤的小牛胸腺DNA固定于氧化铟锡电极表面,制备出核酸传感器界面．使用DNA嵌入剂二联吡啶二吡啶并[3,2- a;2’,3’-c]吩嗪钌[Ru(bpy)2dppz2+]作为电信号指示剂,与核酸膜结合后,进行电化学检测．由于嵌入剂具有很高的DNA结合能力和双链特异性,与DNA的结合数量在损伤前后发生变化．在电化学检测中,采用已研究成功的高倍数信号放大机制,用电子给予体草酸还原Ru(bpy)2dppz3+,使之循环产生电流信号．这样,嵌入剂与DNA结合数目的微量变化得到灵敏检测．在工作中,分别采用石英晶体微天平和电化学方法对DNA的表面固定进行了表征,计算出未损伤DNA的固定量为3．2 ng·mm-2,损伤DNA的固定量为4．2 ng·mm-2．对两种核酸膜进行电化学检测,发现在信号放大剂草酸溶液中,损伤DNA的电流信号显著高于未损伤DNA,前者是后者的2．2倍．通过荧光分析,得到Ru(bpy)2 dppz2+与损伤DNA的结合常数(K=1．07×107 M-1)和结合比(0．68)．嵌入剂与损伤DNA结合物的荧光强度是未损伤DNA 的1．5倍,说明损伤后嵌入剂结合量增加了1．5倍．损伤DNA电化学检测信号增高的主要原因是由于信号指示剂嵌入电极表面核酸数量的增加．利用高结合能力、高选择性的电化学嵌入剂,结合高倍数信号放大机制,可以对核酸损伤进行灵敏检测．     

电化学方法研究小分子与核酸相互作用的进展(Recent Electrochemical Investigation on the Interaction of Small Molecules with Nucleic Acids)

研究小分子与核酸的相互作用,对了解分子对DNA体内复制和转录的影响、探索疾病的发病机理和寻找新型药物设计等具有重要意义.电化学方法是一种重要的研究小分子与核酸相互作用的方法,而这方面的综述较少.论文首先论述了小分子与核酸相互作用的结合方式,并对采用电化学方法考察无机金属离子、金属配合物、有机药物分子、有机环境污染物与DNA相互作用的研究进展进行了归纳和评述,其中对有机小分子与核酸的相互作用进行了较详细介绍.最后,对该领域研究趋势进行了讨论.