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。     

大气颗粒物物理化学属性致病效应与损伤机制的研究进展

近些年,我国大气颗粒物所带来的健康问题越发突出,由此产生的环境疾病日益引起人们的广泛关注。大量的流行病学和毒理学研究发现,大气颗粒物能引起呼吸系统、心血管系统、神经系统、免疫系统等的损伤,造成新生儿出生缺陷,增加罹患癌症的风险,且与人群发病率和死亡率上升有关。但是由于大气颗粒物物化属性比较复杂,一种或几种损伤机制并不能完全解释其与致病效应的关系,因此具体的损伤机制目前还没有统一的说法,大气颗粒物物理化学属性与致病效应的关系仍在探索当中。本文从大气颗粒物的粒径、浓度、比表面积、来源、成分等基本属性入手,剖析其基本特点和可能影响健康的原因,探讨大气颗粒物通过氧化损伤途径诱导致病效应,并结合当前大气颗粒物健康影响研究现状提出在未来研究中应注重的相关内容。     

肠道微生物与环境健康关系的研究进展与展望

尽管肠道微生物群落在调节宿主多种生理功能的稳态以及抵抗环境污染物的毒性等方面至关重要,但是其在环境健康上的作用直到近几年才引起关注.本综述主要概述了环境污染物对肠道微生物的作用导致的健康效应的最新研究进展.发展迅速的高通量测序平台与合成生态学方法有助于快速确定肠道微生物组成,结合信息化综合分析方法可进一步探明肠道微生物对污染物的调节机制.本综述进一步重点举例,讨论了重金属、有机污染物、纳米颗粒、微塑料与肠道微生物群落相互作用的机制,及其对宿主健康产生的影响.目前对于肠道微生物群落介导环境污染物诱发环境健康效应的研究还不够成熟,存在诸多需要克服的科学技术难点.综述在最后从研究对象、技术方法和应用方面提出了对未来研究内容的展望.     

纳米材料对鼠科动物的生殖毒性及致毒机理

纳米材料是近几年应用越来越多的一种新型材料,因此国内外科研单位对其毒性的研究也逐年增加。但是目前对鼠科动物生殖毒性及其机理的了解还相对较少,亟需大量研究填补此领域的空白。本文主要从亲代和子代2个方面阐述了纳米材料对鼠科动物的生殖毒性,从不同生物水平等方面概述了纳米材料对亲子两代鼠科动物的损伤效应及可能的机制。最后,试探性地提出了今后在纳米材料领域对鼠科动物生殖毒性的研究重点。     

四溴双酚-A污染对颤蚓的氧化胁迫及毒性

在实验室模拟条件下分别采用动、静态生物慢性实验的方法,研究了不同浓度的四溴双酚-A(Tetrabromobisphenol A, TBBPA)对颤蚓(Monopylephorus limosus)体内抗氧化酶系统及相Ⅱ结合酶系统活性的影响以及颤蚓暴露于单一浓度的TBBPA后,其体内抗氧化酶系统的活性随时间的响应.结果表明,暴露 8d 后,颤蚓体内SOD的活性发生显著变化,变化趋势明显分为升高、降低、再升高3阶段,在0.05ms/L时SOD的活性被最大诱导(p<0.01),达到对照组的7.8倍,各浓度组SOD的活性均显著高于对照组,由对照组的1.5倍到对照组的7.8倍;同时, CAT的活性变化则呈升高、降低、再升高、再降低4阶段,0.5mg/L时其活性达到最大值(p<0.01),除0.005mg/L和0.25mg/L浓度组CAT活性受抑制外,其余浓度组CAT的活性均高于对照组,由对照组的1.1倍到1.9倍,染毒浓度为0.25ms/L时, GST的活性达到最大诱导(p<0.01),其活性先缓慢上升后下降,并且各处理组GST的活性均显著高于对照组(p<0.05).在单一浓度TBBPA污染暴露的10d时间内,颤蚓体内SOD的活性变化趋势形成了一个变形的"M" 形曲线,在第3d时其活性达到最大诱导,而CAT活性的变化则表现为一个不规则的"N"形曲线,在第5d,时其活性达到最大诱导,并且SOD的活性比CAT的活性受时间的影响小,相对来说更稳定.可见, SOD与GST的活性变化似乎更能反映出TBBPA对颤蚓的污染效应及其毒性作用,而SOD的活性变化似乎更为灵敏,但是二者能否作为指示TBBPA污染的生物标志物尚需进一步研究.     

PFOS/PFOA环境污染行为与毒性效应及机理研究进展

全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）是一类新型的持久性有机污染物（POPs）,近年来发现在环境系统中日益广泛分布,并在生物体内蓄积或发生致毒效应.本文首先从PFOS/PFOA在环境中的污染及其水平、在野生动物体内的暴露、对人体的暴露以及污染与暴露变化趋势等4个方面,分析了PFOS/PFOA最新的环境污染与生物暴露情况;从PFOS/PFOA在大气环境中的转运转化过程、在污水污泥中转运转化过程以及在生物体内的蓄积、代谢转化与降解过程等3个方面,阐述了PFOS/PFOA在环境中的迁移转化行为;还概述了最近几年在PFOS/PFOA所导致的生态效应及其可能的机理研究进展.最后,尝试性地提出了今后在PFOS/PFOA污染生态学方面的研究重点.     

石墨烯纳米材料对哺乳动物的毒性及其作用机制

石墨烯是一种新兴纳米材料,具有独特的电学和光学性质、超大的比表面积以及潜在的生物相容性,在材料和电子产业、能源、环境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生物毒性、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。     

三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯诱发肝脏损害及病理改变研究

本研究观测有机磷酯阻燃剂(OPFRs)污染是否可以诱发肝脏损害,考察其发生及发展程度,并探讨其发生机理,为有机磷阻燃剂污染的防治和相关疾病的有效治疗提供基础数据和科学依据。实验以大鼠为动物模型,将60只SPF级SD雄性大鼠分为5组,每组12只,选取典型的氯代有机磷阻燃剂三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯(TDCPP)对大鼠进行染毒,空白对照组不做任何处理,溶剂对照组以相同体积的橄榄油灌胃,染毒组以不同剂量的TDCPP进行灌胃(125 mg·kg~(-1)·d~(-1)、250 mg·kg~(-1)·d~(-1)和500 mg·kg~(-1)·d~(-1)),每周测量体重,于第4周和第8周取血检测肝功及其他生化指标,在第8周每组抽取3只大鼠取肝脏组织做HE染色,并用透射电镜观察分析肝组织病理学改变。TDCPP对大鼠染毒8周后,结果表明:(1)体重指标在灌胃1周后开始发生差异,TDCPP处理组大鼠的体重有下降的趋势,染毒组与空白对照组和溶剂对照组相比较,差异显著(*P0.05,**P0.01),其中高剂量灌胃组的体重下降最为明显(**P0.01);(2)血清肝功指标表现出显著变化,血清谷丙转氨酶、谷草转氨酶、胆固醇和甘油三脂水平在第8周呈现明显下降趋势,染毒组与空白对照组和溶剂对照组比较,差异明显(*P0.05,**P0.01);(3) TDCPP暴露组生理生化指标变化明显,血清乙酰胆碱酯酶活性显著降低,MDA含量显著升高,SOD活力显著性降低,造成氧化损伤,与空白对照组和溶剂对照组比较,差异显著(*P0.05,**P0.01);(4)病理切片结果显示染毒组与对照组比较,细胞坏死现象明显,且高剂量组坏死更为严重。研究结果显示:TDCPP可引起大鼠体重明显下降,大鼠肝脏细胞损伤、合成功能下降,造成肝脏代谢功能紊乱,造成较为严重的肝损伤。     

纳米材料的食品暴露及其毒性研究进展

纳米材料作为一类新兴化学品广泛用于食品加工、作物栽培和包装运输等领域,来改善营养成分、生物活性和包装材料性能,经摄食进入人体后能分布于血液、消化道和组织细胞中,广泛参与多种生理代谢过程.当前,纳米材料在食品中的暴露途径、分类、存在状态和毒性机制引起了广泛关注,但尚未形成完整、广泛接受的科学研究体系.结合近几年文献,本文分析了食品中纳米颗粒的暴露途径,探讨了当前食品中纳米颗粒分析检测技术的优缺点,阐述了生物化学转化、生物过程环境及分布状态对纳米毒性的诱导机制,在结尾归纳相关研究不足并对今后研究的趋势进行了展望.     

三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯对大鼠的神经毒性效应

考察三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯(TDCPP)对大鼠神经系统的毒性效应及其毒性机制,为有机磷阻燃剂(OPFRs)对哺乳动物神经毒性及其临床防治提供基础数据和科学依据。以Sprague-Dawley (SD)大鼠为受试生物,将TDCPP溶于橄榄油配制不同染毒剂量(125、250和500 mg·kg~(-1)·d~(-1))进行灌胃处理,溶剂对照组以相同体积的橄榄油进行灌胃,空白对照组不做任何处理,染毒周期为12周。结果表明,溶剂对照组和空白对照组的各项检测指标均无显著性差别(P0.05)。TDCPP染毒组与对照组之间的差异主要表现为(1)体重变化:染毒期间,TDCPP处理组大鼠的体重与对照组相比有下降的趋势,在第12周中剂量染毒组和高剂量染毒组大鼠体重均显著性低于对照组(P0.05);(2)行为学实验:Morris水迷宫实验结果表明,高剂量的TDCPP对大鼠的空间学习记忆能力造成影响,主要表现为在定位航行实验中,高剂量染毒组大鼠的逃避潜伏期显著性高于对照组和低剂量染毒组(P0.05),而在空间探索实验中,高剂量染毒组大鼠在目标象限停留时间显著性低于对照组(P0.05);(3)生化指标检测:各组间纹状体内多巴胺(DA)含量并无显著性差异(P 0.05),染毒组乙酰胆碱酯酶(ACh E)活性与对照组相比显著性降低(P0.01)且具有剂量依赖性,高剂量染毒组超氧化物歧化酶(SOD)活性显著性降低,高剂量和中剂量染毒组谷胱甘肽(GSH)含量显著性降低(P0.05),这表明TDCPP对大鼠脑组织造成了氧化损伤,TDCPP染毒组脑组织的炎症因子(TNF-α)水平均高于对照组,且中剂量与高剂量染毒组TNF-α含量显著性高于对照组(P0.05),揭示TDCPP能引起大鼠脑部的炎症反应,对脑组织造成损伤;(4)纹状体超微结构:电镜结果表明,TDCPP可导致纹状体细胞受到损伤,主要表现为细胞核固缩、线粒体损伤和突触间隙减小。研究表明,TDCPP可引起大鼠体重明显下降,导致大鼠神经细胞损伤,行为改变,抑制ACh E、SOD活性及GSH含量,使炎症介质增高,引起大鼠脑组织的氧化损伤和炎症反应。