CellSense生物传感器毒性分析系统应用研究

介绍了一种基于大肠杆菌(Escherichia coli)的CellSense生物传感器毒性分析系统,对其毒性分析条件进行了初步优化,并探讨了其在重金属离子生物急性毒性分析中的应用性能.结果表明,以p-苯醌为电子传递介质时,基于大肠杆菌的CellSense生物传感器具有良好的毒性分析特性,测试得Hg2+、Cu2+、Zn2+和Ni2+四种金属离子的EC50分别为1.1、6.5、66.0和119.0μg·mL-1;呼吸基质的pH低于6.0和盐度(NaCl)高于3%(w/w)时,对E.coli的活性产生一定的抑制作用.     

有机污染物对水生生物毒性作用机理的判别及影响因素

有机污染物对水生生物急性毒性作用机理的判别及影响因素是定量结构与活性相关研究的基础,对准确预测有机污染物对水生生物的毒性具有重要的意义.本文根据目前国内外在该领域的研究现状和本课题组在该领域的研究成果,系统地总结了有机污染物对水生生物的急性毒性作用机理、毒性作用机理的判别方法、及影响毒性作用机理判别的因素.有机污染物对水生生物的急性毒性作用机理可分为非极性麻醉型、极性麻醉型、反应型和特殊作用型;化合物的毒性比率、毒性临界值和结构警示是目前判别毒性作用机理的主要方法;有机化合物的生物富集、非生物转化、生物代谢、离子化率和溶解度是毒性作用机理判别的主要影响因素.     

负载型纳米零价铁对蛋白核小球藻的毒性研究

负载型纳米零价铁不仅能够克服单一纳米零价铁(nanoscale zero-valent iron,nZVI)不稳定、易团聚等缺点,还能提高污染物的去除效率,因此被认为是一类具有广泛应用前景的高效环境修复材料.然而,纳米零价铁及其复合材料在应用过程中可进入环境,对环境及生态系统存在潜在风险.因此,为充分评估其应用对水环境的潜在危害,本文以蛋白核小球藻为受试生物,研究了负载型纳米零价铁(supported nanoscale zero-valent iron)D201-ZVI的藻类毒性及其影响因素.结果表明,负载型D201-ZVI可以显著降低nZVI生物毒性,在pH=6～10的范围内毒性效应会随pH的增加而减弱,共存污染物Cr(Ⅵ)及磺胺甲噁唑(sulfamethoxazole,SMX)均会增加D201-ZVI对蛋白核小球藻的生长抑制作用.D201-ZVI在环境中的老化作用可以减弱其生物毒性,且其毒性作用会随着暴露时间的延长而逐渐消失.D201-ZVI是一种对生物及环境安全友好的新型材料.     

应用Abraham方程研究有机污染物对七种水生生物的毒性

通过研究141种对7种水生生物(发光菌、江水细菌、绿藻、大型溞、鲤鱼、黑头呆鱼,古比鱼)的毒性,建立了非极性麻醉型和极性麻醉型有机物的毒性与辛醇/水分配系数的对数lg Kow的相关性,并对该相关性进行了理论解释.同时,建立了Abraham参数与7种水生生物毒性的预测模型,根据Abraham参数和预测模型的系数,对有机污染物与生物毒性作用机理进行了理论分析.在此基础上,对Abraham毒性模型回归系数进行主成分分析,发现有机污染物对7种水生生物的毒性机理具有一定种间相似性和种间差异性,通过有机污染物对7种水生生物种间相关性研究发现,近缘物种种间具有良好的相关性,说明这些物种具有较相似的毒性作用机理,而非近缘物种种间相关性较差,说明这些物种种间毒性机理存在一定差异.     

水生生物毒性测试用于沉积物评价的研究进展

针对沉积物污染问题的研究目前已建立了不同的评价方法与体系,目前常用的结合生物毒性测试的有效应导向分析(EDA)、沉积物毒性鉴别评价(TIE)、证据权重法（WOE）、物种敏感性分布法（SSD）和沉积物质量基准（SQG）等,这些方法在河流、湖泊等水体沉积物中污染物毒性效应表征及沉积物质量评价方面有重要应用.本文指出水生生物毒性测试应用的重要性,根据不同学者的研究内容归纳了水生生物毒性测试的方法学,对沉积物进行水生生物毒性测试的基质处理包括直接采用污染沉积物、洁净沉积物加标以及人工配置沉积物,受试生物主要包括浮游植物、浮游动物、底栖动物和鱼类,毒性试验终点包括急性毒性终点和慢性毒性终点;最后指出水生生物测试存在的问题,并对沉积物质量评价未来发展方向进行展望,以期为我国沉积物生物毒性测试标准方法的建立提供参考.     

电化学DNA生物传感器在检测环境有机污染物中的应用

电化学DNA生物传感器是一种以DNA为生物识别元件并通过电化学信号转换器将目标物的存在转变为可检测的电信号的传感装置.因具有灵敏性高、选择性好、制备成本低、操作简单、携带方便、抗干扰性强等优点而被广泛用于环境分析领域.本文简要阐述了电化学DNA生物传感器的检测原理及DNA在电极表面的固定化方法,重点讨论了电化学DNA生物传感器在检测环境有机污染物中的应用,最后对电化学DNA生物传感器的发展方向进行了展望.     

基于T-Hg2+-T结构的Hg2+生物传感器研究进展

Hg²⁺不仅污染环境,还会引发多种疾病,危害人体健康.因此,实现对Hg²⁺的快速灵敏检测十分必要.传统的Hg²⁺检测方法存在一定的局限性,而基于T-Hg²⁺-T结构的汞离子生物传感器具有高特异性、高稳定性的优势,近些年得到广泛研究和应用.本文简要介绍了T-Hg²⁺-T结构的概念和特点,并从荧光型、比色型和电化学型3个方面综述了基于T-Hg²⁺-T结构的汞离子生物传感器的研究进展,对未来的发展前景进行了展望.     

基于丝网印刷电极的电化学传感器在农药残留检测中的应用综述

环境中农药残留具有较强的毒性,其长期残存会对环境生态系统和人类个体产生毒性效应,因而引起科研工作者的关注.目前,传统的色谱分析方法(如气相色谱法、液相色谱-质谱联用法等)是农药残留检测的主要手段,但是存在费时、样本处理复杂、仪器设备昂贵等局限性,因此,迫切需求建立简单、快速、灵敏的农残检测方法.生物传感技术具有诸多优势,特别是其可以简化样本处理/制备过程,实现场地检测,降低检测成本,有望将来取代传统的分析方法.本文主要综述了丝网印刷电极电化学传感器在农残检测中的研究进展.首先,简单介绍了丝网印刷电极及其制备,然后重点介绍了丝网印刷电极电化学传感器在有机磷类、氨基甲酸酯类、除草剂类等三类农药中的应用进展,并分别阐述了以酶、核酸、蛋白、抗体等为分子识别元件的生物传感检测原理,最后对丝网印刷电极的发展进行了展望.     

有机污染物生物有效性的评价方法

环境中有机污染物的生物有效性评价对生物修复、生态毒性和环境风险研究有着重要的意义.本文概括了影响有机污染物生物有效性的因素,综述了近年来有机污染物生物有效性评价方法的发展与应用,并对该领域的研究趋势进行了展望.     

纳米颗粒对淡水藻类生长的影响:毒性机制与复合毒性

近年来,纳米颗粒在生活、工业生产中的应用日益广泛,而这些纳米颗粒的应用引起的一系列环境问题越来越被密切关注.纳米材料在使用过后不可避免地会释放到水环境中,不仅会影响水生生物的生长代谢,也会污染水体,影响水源水质.而藻类作为水生食物链的初级生产者,对于纳米颗粒在水环境中的积累和迁移起着至关重要的作用.本文首先总结了不同种类的纳米颗粒对水环境中不同藻类生长代谢的影响和相关的毒性机制,包括破坏细胞完整性、氧化应激胁迫、破坏光合系统、基因水平异常和有毒物质的释放等.其次,系统总结了纳米颗粒表面特性(如粒径、晶型、表面电荷、亲疏水性、光敏性、表面涂覆、老化和纳米颗粒的均相与非均相等)、水环境影响因素(如自然有机物质、环境胶体、离子强度、pH、硬度、光照和温度等)和藻类胞外聚合物对纳米材料毒性的影响.最后,还综述了水环境中关键污染物和纳米颗粒对藻类的复合毒性.对于纳米颗粒对水环境中藻类生长的毒性作用、影响机制以及复合毒性的系统总结,有利于全面了解纳米颗粒的环境行为和生物毒性.     

富勒烯化学修饰与生物医学应用研究进展(Trends in Studies on Chemical Modification and Biomedical Applications of Fullerenes)

富勒烯以及内嵌金属富勒烯作为一种新型含碳纳米材料,由于其独特的结构和物理化学性质,在生物、医学、超导、光学及催化等多领域有着极为广阔的应用前景.在生物和医学领域,富勒烯及其衍生物具有抗氧化活性和细胞保护作用、抗菌活性、抗病毒作用、载带药物和肿瘤治疗等活性.但是富勒烯本身难以直接溶于生物友好介质中,且制备过程中残存的有机溶剂容易引起生物毒性,富勒烯需要进行合适的化学修饰来进一步改善其生物活性,这些问题已成为其在生物医学领域应用的主要障碍.在总结国内外相关研究基础上,论文重点综述了富勒烯及其衍生物的生物医学应用,同时对其化学修饰与毒性相关性研究进行了阐述.     

有机污染物对发光菌和鱼的毒性相关性研究

研究有机污染物对不同水生生物毒性的种间关系有助于探讨有机污染物对水生生物的毒性作用模式。本文应用1 470种有机化合物对发光菌的毒性数据和949种有机化合物对鱼的毒性数据,研究有机化合物对发光菌和鱼的种间毒性作用模式。结果表明,有机化合物对发光菌和鱼的毒性呈正相关,但种间相关性较差。通过计算毒性比率TR值表明多数类别有机化合物具有相似的种间毒性作用模式。基线和弱惰性化合物对发光菌和鱼的毒性均与辛醇水分配系数log Kow具有良好的线性关系,这说明基线和弱惰性化合物在发光菌和鱼体内的残余量CBR值均为一个常数。这些化合物对发光菌和鱼具有相似的毒性作用模式和生物吸收过程。另外,一些亲水性化合物的log TR值具有较大的种间差异,即对发光菌和鱼的毒性效应具有较大的种间差异,表明亲水性化合物对发光菌为反应型化合物,而对鱼为麻醉型化合物。有机化合物对发光菌和鱼的毒性种间相关性通过引入疏水性参数得到了一定的改善,这表明这些亲水性化合物毒性效应的种间差异有一部分归因于有机化合物在发光菌和鱼体内的生物富集不同,而不是由于与生物分子的反应性不同。这些亲水性化合物相对于鱼的腮和皮肤更容易通过发光菌的细胞膜,与生物分子发生化学反应,从而具有较高的毒性效应。Log Kow大于7的化合物对发光菌和鱼均具有较低的毒性,说明有机化合物在生物体内的富集能力对有机化合物剩余毒性的判别起着重要作用。     

微生物燃料电池处理含硫废水的研究进展

随着工业的快速发展及化石能源的大量消耗,迫切地需要寻找一种可持续发展的绿色节能技术来替代不可再生能源.微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)以其处理难降解废水的同时产生电能的优势引起了人们的广泛关注,成为近几年的研究热点,而含硫废水一直以来是废水处理的难点.本文回顾了MFC生物除硫的发展历程,...     

水环境中纳米氧化锌的环境行为及生物毒性研究进展

随着纳米氧化锌的大量生产和应用,作为其最终受体之一的水环境将面临越来越大的威胁.纳米氧化锌在水环境中的团聚,溶解等环境行为使其具有不稳定性,在很大程度上影响着纳米氧化锌在水体中的迁移性、生物可利用性以及对生态环境的毒性.本文着重探讨纳米氧化锌在水环境中的环境行为及其影响控制因素和检测分析方法,归纳纳米氧化锌对不同种类水生生物的毒性效应,分析纳米氧化锌的毒性机制及其存在的问题,并对水环境中纳米氧化锌的环境行为及生物毒性的研究方向进行了展望.     

还原性硫化物微生物燃料电池偶联偶氮染料降解

以处理实际废水中的还原性硫化物以及染料废水中的偶氮染料为目的,构建了一个双室微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC),阳极室接种硫氧化菌,阴极室以甲基橙(MO)作为电子受体,同时进行还原性硫化物生物氧化偶联偶氮染料降解.阳极接入硫氧化菌的MFC在外电阻为1 000Ω,甲基橙溶液浓度为50 mg L-1时,以4 d为一个反应周期,通过采集电池电压(V)、光谱扫描和循环伏安(CV)扫描来考察实验MFC的效率以及扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)来观察阳极生物膜.结果表明,阳极接种MFC的内阻为400Ω,最大电流密度和最大功率密度可分别达到656.25 mA m-2和120.76 mW m-2,而阳极未接种的空白MFC仅能达到259.38 mA m-2和34.81mW m-2.一个周期结束时,还原性硫化物完全被氧化,偶氮染料颜色由红色变为透明.SEM显示阳极碳毡上细菌的形态为杆状.综合以上结果,可说明可以通过MFC将还原性硫化物氧化并将偶氮染料进行降解.     

基于发光细菌法和鱼类暴露实验评价6种化学消油剂的遗传毒性

为评价海洋溢油应急处置中所使用的消油剂的环境安全性,分别以发光细菌Acinetobacter sp.Rec A和海水青鳉(Oryzias melastigma)幼鱼为受试生物,对6种化学消油剂的遗传毒性进行检测.结果显示,采用发光细菌法仅检测到HLD-501(常规型)在浓度较高(500 mg/L和1 000 mg/L)时表现出一定水平的遗传毒性,其等效应的丝裂霉素C(MMC)浓度分别为0.039 mg/L和0.032 mg/L.在彗星实验中,6种消油剂对海水青鳉幼鱼细胞的DNA损伤率从高到低依次为RS-II(浓缩型)、RS-I(浓缩型)、HLD-501(常规型)、富肯-2(常规型)、RS-I(常规型)和微普(常规型),然而HLD-501(常规型)处理的3级损伤率最高,其遗传毒性最大.综上,采用两种不同营养级的受试生物对6种化学消油剂遗传毒性检测结果的相关度较好;本研究可为消油剂用于处理实际海洋溢油污染的环境安全性评价提供参考.     

基于植物重金属毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)研究进展

陆地生物配体模型(t-BLM)是生物配体模型(BLM)理论在陆地生态系统中的应用,目的是通过量化土壤重金属形态、土壤基本性质以及生态毒理剂量-效应三者之间的关系,评价重金属对陆生生物的毒性。BLM已经成功地预测重金属对水生生物的毒性,但t-BLM的发展相对较为缓慢。基于植物重金属毒性综述了t-BLM近年来国内外的研究进展,介绍了t-BLM的原理、基于t-BLM的重金属(Cu、Ni、Zn、Cd等)的植物毒性及其影响因素,并且提出基于植物重金属毒性的t-BLM研究面临的主要挑战。     

环境毒理学研究进展

综述了近年来环境毒理学的研究进展,内容包括:环境污染物对机体的影响及其环境行为、环境污染物及其转化物的毒性和评估方法、实验室模式生物、生物标志物以及环境毒理学在其他相关学科中的应用等.此外,还对环境化学品管理和安全性评价、Hormesis(兴奋效应)现象、遗传毒性致癌物的危险度评价、室内环境毒理学分析与研究等热点问题进...     

斑马鱼及其胚胎在毒理学中的实验研究与应用进展

作为一种模式生物,斑马鱼具有很多其他模式生物所不具备的优点,已被广泛应用于生物学各领域,具有十分广阔的发展前景.论文首先介绍了斑马鱼的基因组学,包括正向遗传学、反向遗传学以及斑马鱼在药物研发和人类疾病研究中的应用;其次就斑马鱼在发育生物学中的应用进行了概述;最后,介绍了斑马鱼在毒理学各方面(急性毒性、内分泌干扰、发育毒性、神经毒性、血管研究和癌症研究)的应用进展.     

基于斑马鱼毒理基因组学的化学品测试技术研究进展

大量缺乏毒性信息的化学品最终进入环境水体,对人类及生态生物产生潜在的危害与风险。提高化学品生物毒性测试与评估技术的通量和效率,是实现毒害化学物质环境与生态健康风险防控的关键。作为一种可以实现高通量测试的脊椎动物模型,斑马鱼胚胎测试在化学品的毒性评估中应用广泛。随着组学技术的发展,毒理基因组学可有效提取毒害化学品致毒过程中干扰生物学通路的信息。这些机制信息可用于对单物质或复合污染物生物毒性的筛选和预测。本文综述了不同斑马鱼胚胎测试技术在化学品毒性筛选评估管理与水环境复合污染毒性监测中的发展和应用,详细介绍了一种新型斑马鱼胚胎简化转录组学技术的方法流程和优势,并探讨了综合斑马鱼胚胎毒性测试、行为分析和组学等不同测试技术在化学品毒性测试、环境监测与评价中的应用前景。