氧化石墨烯抗菌性及生物安全性研究进展

氧化石墨烯是一种表面有丰富含氧官能团的石墨烯衍生物,具有与石墨烯相似的二维蜂窝状晶格结构,从而导致了其具有电学、光学、力学特性和良好的生物相容性,被广泛应用于材料学、生物医学和药物传递等诸多领域。因氧化石墨烯日益增多的生产和使用,其在空气、水和土壤中大量积累,引发了人们对其生物安全性的高度关注。以微生物、陆生动植物和水生动植物为分类标准,综述了近几年氧化石墨烯对微生物、动物和植物的毒性影响,总结并分析了三者的毒性机理,比较了不同生存环境下其对动植物毒性影响的不同,旨在更加全面地揭示氧化石墨烯的生物安全性,为氧化石墨烯安全使用剂量和其功能化应用提供一定的参考。     

基因工程作物的生物安全性

基因工程作物（GMO）自70年代出现以来就引起了人们的关注，特别是近年GMO安全性成为世界性的热点问题．本文就GMO产生的背景、GMO的种类及其对环境和食品的安全性评价作了肤浅的探讨．     

纳米银的植物毒性研究进展

纳米银因其具备良好的催化、超导性能及杀菌消毒活性,广泛应用于食品加工业及医药等领域,是目前市场上最为常见的金属纳米材料。纳米银的大量生产和应用大大增加了其向环境释放的机会,同时也增加了其对环境及人类健康的潜在风险。植物是生态系统中重要组成部分,纳米银可通过植物积累进入食物链,因此对纳米银的植物毒理学研究尤为重要。纳米银的植物毒性与其被植物体吸收、迁移及转化有关。它可影响植物种子的萌发、苗期的生理生化过程和细胞结构等营养生长,也影响植物的开花、结实等生殖过程,并影响DNA的稳定性。但目前纳米银的毒性是否由银离子引起尚未确定。     

纳米银对鱼类的毒性效应研究进展

纳米银作为一种新兴的纳米材料,由于其独特的抗菌性能而被广泛应用于各种商业化产品中。广泛的应用增加了它进入环境尤其是水环境的机率,从而对鱼类等水生生物产生潜在毒性效应。因此,近年来陆续开展了关于纳米银对鱼类的毒理学研究。本文根据国内外文献查阅及分析,综述了纳米银的制备、特性、应用、释放情况以及近几年来纳米银对鱼类的毒理学研究进展,对今后进一步开展相关研究工作提供参考。     

纳米银的生物分布及其影响因素研究进展

纳米银(AgNPs)以其独特的抗菌性能在生物医药和消费品中得到大量应用。然而,随着人类接触AgNPs的机会增多,AgNPs暴露的潜在危害也不容忽视。体内研究表明,AgNPs可以通过经口、呼吸、腹腔、静脉等途径进入机体,进而通过血液或淋巴液的流动分散到全身不同组织器官。而不同的暴露方式、暴露剂量、AgNPs粒径、表面包被和电荷以及暴露器官本身的特点可能对AgNPs在体内的分布与蓄积产生影响。因此,本文系统地总结了AgNPs进入生物体的途径及其在生物体内的组织分布,讨论了影响AgNPs体内生物分布和蓄积的因素。     

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.     

纳米银的体内毒性及毒作用机制研究进展

很多研究表明纳米银对机体的消化系统、呼吸系统、生殖系统等多个系统均会产生毒作用,且其毒作用受到多种因素的影响。目前关于纳米银的毒作用机制尚未明确,研究发现纳米银的毒作用机制可能与银离子释放,活性氧自由基产生,氧化应激的发生,炎症反应等有关,最新研究指出纳米银的毒性作用还可能与内质网应激和自噬有关,本文将就纳米银的体内毒性及毒作用机制进行综述。     

纳米银的体内毒性及毒作用机制研究进展

很多研究表明纳米银对机体的消化系统、呼吸系统、生殖系统等多个系统均会产生毒作用,且其毒作用受到多种因素的影响。目前关于纳米银的毒作用机制尚未明确,研究发现纳米银的毒作用机制可能与银离子释放、活性氧自由基产生、氧化应激的发生、炎症反应等有关,最新研究指出纳米银的毒性作用还可能与内质网应激和自噬有关,本文将就纳米银的体内毒性及毒作用机制进行了综述。     

纳米银诱导细胞自噬的分子机制和生物效应

细胞自噬对维持细胞的生长代谢以及细胞内环境稳态具有重要意义。近年来,纳米银(silver nanoparticles, AgNPs)与细胞自噬的关系逐渐被揭示。深入了解AgNPs诱导的细胞自噬效应有助于其在医药领域的进一步应用,也能为全面评估AgNPs的纳米毒性提供科学依据。本文重点介绍AgNPs诱导细胞自噬的机制及其涉及的主要信号通路,通过探讨不同理化性质的AgNPs诱导自噬的不同结果及机制,归纳总结AgNPs诱导细胞自噬的生物效应,以期为全面认识AgNPs的自噬效应提供科学依据。     

纳米银在多孔介质中的迁移过程与机制研究进展

纳米银(AgNPs)作为消费品中最常用的人工纳米材料,由于其优异的抗菌性能,在织物、医疗设备和食品及饮料包装中广泛使用.AgNPs可通过大气沉降、地表水径流、污水灌溉和生物污泥的土地施用等多种途径进入土壤等多孔介质,甚至进入地下水.AgNPs进入环境后可在动物和植物体内累积并产生毒性效应,对生态环境构成危害.因此,全面了解AgNPs在土壤等多孔介质中的迁移过程对正确评估其环境归趋和生态效应具有重要的理论和现实意义.本文针对近年来已发表的不同表面稳定剂、环境有机质、土壤矿物及微生物等对AgNPs性质及在多孔介质中迁移过程中产生的影响进行了全面的总结,并就目前研究中存在的问题和后续研究的发展方向进行了展望.     

纳米材料对心血管系统影响的研究进展(Research Progress of the Influences of Nanoscale Materials on the Cardiovascular System)

随着纳米材料生物安全性及纳米毒理学相关研究的深入,纳米尺度物质对心血管系统的潜在危害受到极大关注.论文综述了纳米尺度物质对心血管系统影响的流行病研究和实验研究的最新进展,探讨了纳米尺度物质对心血管系统影响的分子机制,提出了心血管系统是纳米尺度物质所致毒性效应的主要靶点之一的观点,在此基础上对纳米尺度物质对心血管系统影响研究的发展方向进行了展望.     

纳米银复合材料与抗生素的联合抗菌性能及相关机制研究

抗生素的滥用导致细菌耐药问题日益严重,人类迫切需要开发出新的抗菌药物以减少细菌耐药问题。基于纳米银制备而成的纳米银复合材料在兼顾纳米银抗菌性能的同时不仅能够克服单一纳米银释放速度快、不稳定等缺点,还能缓解细菌耐药的问题,因此被认为是一类具有广泛应用前景的新型抗菌剂。已有研究表明,单一纳米银与某些抗生素的联合使用可以达到协同抗菌效果,但目前尚缺乏对纳米银复合材料与抗生素的联合抗菌性能及机制的研究。本文首先制备出3种不同结构的纳米银复合材料,包括二氧化硅-聚多巴胺-纳米银复合材料(SiO_2-PD-AgNPs)、纳米银@二氧化硅复合材料(AgNPs@SiO_2)和纳米银@二氧化硅-聚多巴胺-纳米银复合材料(AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs)。随后测定了纳米银复合材料对大肠杆菌(Escherichia coli, E. coli)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis, B. subtilis)的单一毒性效应。结果显示,AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs复合材料对2种菌的单一毒性均大于其余2种纳米银复合材料。因此,笔者以AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs作为代表,测定了纳米银复合材料与硫酸卡那霉素(kanamycin sulfate, KS)/盐酸土霉素(oxytetracycline hydrochloride, OH)的二元联合抗菌性能,发现AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs与KS联合可以对E. coli产生协同效应。协同效应产生的主要原因可能是:AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs释放出的纳米银会和KS发生键合反应生成KS-纳米银复合物,导致纳米银释放出大量的Ag+增加了细胞膜的通透性,从而使得进入细菌内的Ag~+和KS比单独作用时进入胞内的抗菌剂增多,产生更强的抗菌性能,从而表现出协同抗菌效应。本研究基于新型纳米银复合材料与抗生素的联合抗菌性能实验探究了纳米银复合材料与特定抗生素联合用药的最佳组合和相关机制,为今后开发新型抗菌材料提供了新思路并为相关联合用药提供参考。     

纳米尺度物质对生态环境的影响及其生物安全性的研究进展与展望

纳米科技与产业化已列入国家科技中长期发展规划,将为我国经济和社会的可持续发展做出重大贡献。在发展纳米科技的同时,要密切关注其对生态环境和人群健康的潜在危害,探讨纳米技术正反两个方面的效应,真正地推动纳米科技的进步,促进纳米技术产业化健康、有序发展.为此,以自然环境存在的和人工合成的纳米尺度物质为综述对象,探讨了其对生态环境和人群健康的潜在影响,综述了纳米尺度物质生物安全性、危险度评估技术、对健康影响的作用机制以及潜在危害的防控措施等方面的研究进展,在此基础上,对纳米技术对生态环境影响研究和生物安全性研究的发展方向进行了展望.     

新型废水生物脱氮的微生物学研究进展

生物脱氮是含氮废水处理公认的最佳处理方式,随着对生物脱氮微生物学原理研究的不断深入,许多新的生物脱氮特殊菌株或菌群及微生物转化机制不断被发现.本文在传统生物脱氮过程机理上,结合最近国内外生物脱氮的新发现,就短程硝化反硝化、同时硝化反硝化、厌氧氨氧化的微生物学原理进行了阐述.图1表2参23     

纳米材料及其研究进展

综述了纳米材料力学、磁学与电学等方面的特性与其在半导体、磁性材料、催化剂等领域的应用及其研究现状,并对纳米材料的研究趋势和市场前景进行了预测和展望.参20.     

废水生物强化处理技术研究进展

生物强化技术具有高效去除目标污染物、加速系统启动、提高系统抗水力及有机负荷能力以及优化系统菌群结构和增强功能稳定性等功能,在废水生物处理实际应用中潜力巨大.总结了国内外废水生物强化处理技术研究进展,在功能微生物选育方面,通过传统选育手段与基因工程手段并举来实现;在功能菌应用与生物强化处理工艺方面,主要通过所投加的功能菌直接作用或是利用基因水平转移(HGT)来实现生物强化;在分子检测技术方面,随着分子生物学的发展,一些技术如变性梯度凝胶电泳(DGGE)、核糖体间隔基因分析方法(RISA)及荧光原位杂交(FISH)等在与微生物生态学研究中得到了广泛应用.分析认为,应用分子生物学等先进技术手段,探讨废水生物强化处理工程应用过程中的微生物生态学机制,并以此为指导研发高性能菌剂,将是本领域的研究重点与方向之一.     

强化生物除磷系统的微生物学及生化特性研究进展

综述了强化生物除磷(Enhanced biological phosphorus removal,EBPR)系统的微生物学和生化特性两方面的最新研究进展.在微生物学方面,归纳了EBPR系统中的主要微生物——聚磷菌、聚糖菌、反硝化聚磷菌的分类及相互之间的竞争和联系.具有聚磷功能的微生物种类繁多,目前普遍认为Accumulibacter是一种典型的聚磷菌,在各种规模的EBPR系统中均不同程度的存在.关于聚磷菌和聚糖菌的联系、反硝化聚磷菌的分类问题存在争论.在生化特性方面,归纳了聚磷菌体内三大聚合物——糖原、聚β-羟基烷酸脂和聚合磷酸盐与聚磷菌代谢功能的关系.聚磷菌厌氧阶段的还原力由糖酵解和有机底物TCA循环共同提供,其比例受种群结构和实验条件影响.糖原根据不同菌株厌氧阶段的降解途径有所不同,但是对细胞都起到调节氧化平衡的作用.聚β-羟基烷酸脂的组成由有机底物决定,丙酸为底物时4种单体均可检测出来.聚磷菌厌氧释磷的能量来自聚磷分解和糖原分解,耗能受环境条件影响.图5表3参37     

生物制氢最新研究进展与发展趋势

氢能具有清洁、高效、可再生的特点,是一种最具发展潜力的化石燃料替代能源.与传统的热化学和电化学制氢技术相比,生物制氢具有低能耗、少污染等优势.近年来,生物制氢技术在发酵菌株筛选、产氢机制、制氢工艺等方面取得了较大进展.暗发酵和光发酵结合制氢技术是一种新技术,具有较高的氢气产量.以厌氧细菌和光合细菌为发酵菌种,以富含碳水化合物的工农业废弃物为原料,进行暗发酵和光发酵结合制氢,具有广阔发展前途前景.本文综述了国内外生物制氢技术研究进展,展望了未来发展趋势.     

农用地土壤重金属生态安全阈值确定方法的研究进展

农用地土壤重金属生态安全阈值作为农用地土壤环境质量基准制定的重要依据,近年来随着多学科的共同发展,农用地土壤重金属生态安全阈值的确定方法变得越来越完善,但目前对其的研究综述却鲜见报道。因此,文章综述了农用地土壤重金属生态安全阈值的确定方法,详细阐述了点模型、概率模型以及经验模型中的代表方法在确定农用地土壤重金属生态安全阈值方面的概念、原理、发展及应用,并深入探讨了各方法的适用情况和优缺点,系统分析了各方法在确定农用地土壤重金属生态安全阈值时的不确定性及影响因素,最后在前人的研究基础上提出了今后的主要发展方向,以期为我国农用地土壤环境质量标准的完善与细化及农用地土壤其他污染物生态安全阈值的确定提供参考依据。