人工纳米材料的生物效应及其对生态环境的影响

人工纳米材料由于具有独特的物理化学性质而得到广泛的应用,其对人体健康及环境的潜在影响也已引起科学界及政府部门的关注.通过总结近年来的相关研究资料,分类归纳了目前国内外对一些常见的人工纳米材料如富勒烯、碳纳米管、量子点、二氧化钛、纳米铁材料及纳米铝材料的生物和生态效应研究,详细总结了纳米材料毒理学的研究对象、研究方法以及最新研究成果,同时分析了各种纳米材料生物毒性的可能机制,最后对纳米材料安全性今后的研究方向进行了展望.     

基于斑马鱼全生命周期毒性测试的研究进展

作为一种模式生物,斑马鱼具有很多优点,包括体积小、成本低、适应性广、繁殖周期短、胚胎透明且产卵量高等,因而被广泛应用于生态毒理学等领域。斑马鱼的生命阶段主要包括胚胎、仔鱼和成鱼3个阶段。近年来,斑马鱼全生命周期的毒理学研究所占比重不断上升并呈稳定增长的趋势。本文对斑马鱼3个生命阶段及整个生命周期的毒性试验展开综述,介绍了斑马鱼全生命周期实验在毒理学中的研究进展,总结了各生命阶段国内外的标准规范和资源库信息、毒理学终点及转基因斑马鱼的研究进展,归纳了多阶段毒性评价和整个生命周期毒性评价的应用。最后,对全生命周期和基于斑马鱼毒性测试的应用做出展望,对未来开展的相关研究提出建议。     

纳米材料对藻细胞毒性效应及致毒机理

纳米材料因其独特的性质被广泛应用于生物医疗、光学工程、催化等领域。随着纳米材料的生产量逐年增大,越来越多的纳米粒子被释放到水生生态环境中,其生态毒性效应影响也备受人们的关注。本文根据纳米材料的分类总结了不同种类纳米材料对水生生态系统的初级生产者藻类的毒性效应,归纳了纳米材料影响藻类毒性大小的主要因素,如纳米材料的物理化学性质、水体性质和藻种等,并探讨了纳米材料对藻类的致毒机理,如金属离子溶出、氧化损伤和遮光效应等,最后总结展望了纳米毒理学研究的发展方向,以期为纳米材料对藻类的毒性研究提供一定的理论依据。     

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。     

纳米材料的环境和生态毒理学研究进展

随着纳米技术的迅速发展及纳米材料的大量增多,纳米技术的安全性问题正引起世界范围的重点关注.纳米材料可以通过多种途径进入自然环境而产生多种环境行为,可能引起生物体的毒性效应,其生态学影响也不可忽视.目前国际上对纳米材料生态学影响特别是环境行为的研究仍处于起步阶段,有价值的研究结果非常少,仍有众多不确定的生态安全问题有待深入研究.在总结国内外相关研究的基础上,就纳米材料的来源、进入环境的途径、环境行为、生态毒理学研究现状及需要进一步研究的内容进行了简要综述.     

基于斑马鱼的水生生态毒理学实验教学体系的构建

在我国现有的生态毒理学教学体系中,相对于理论教学,其实验教学体系的构建和实践相对滞后,阻碍了相关领域的人才培养。斑马鱼是国际上广受瞩目的小型模式鱼,本文在目前已成功开发并应用于科研的一系列斑马鱼毒性测试策略和方法的基础上,初步构建较为完整的水生生态毒理学实验内容和案例。虽然仅基于斑马鱼这一实验物种,但包括了致死效应、致畸效应、神经毒性、内分泌干扰效应、免疫毒性、遗传毒性等,涵盖不同生物学层面的多个毒理学终点,有助于充分训练学生的实验技能,巩固所学的理论知识。此外,在学生初步掌握上述实验手段的基础上,设置综合性或者设计性实验,可进一步培养学生的创造性思维和科研能力。本文对于现有的生态毒理学实验教学有一定的参考和借鉴意义。     

水蚤分子生态毒理学研究进展

水蚤是广泛分布于各类淡水水体中的浮游动物,在水生生态系统中具有重要地位,也是水生毒理学研究中常用的模式生物。近年来,分子毒理学的发展为水蚤生态毒理学研究提供了新的工具和研究思路。本文分别从基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和表观遗传组学方面,综述了不同环境污染物(重金属、农药和杀菌剂等有机污染物、环境激素类化合物、纳米材料和藻毒素等)对水蚤的生态毒理学效应及分子机制,为通过水蚤生态毒理学研究进行环境污染生物标志物筛选及生态风险评估提供参考。     

金属纳米材料的生物毒性效应研究进展

综述了金属纳米材料的生物毒性效应,重点介绍了影响金属纳米材料毒性效应的各种因素及其毒性效应产生的机理,并对金属纳米材料未来的研究发展方向作了展望,希望有助于促进关于纳米材料生态风险的科研工作,推动发展规范其使用的指导方针,减轻对人类健康及环境的不利影响.     

碳纳米材料的水环境行为及对水生生物毒理学研究进展

随着纳米科技的迅猛发展,人工碳纳米材料的生产和使用逐年递增,越来越多的碳纳米材料进入水环境中,对水生生物产生毒性效应。本文在介绍了碳纳米球、石墨烯、碳纳米管3种碳纳米材料的基础上,分析了碳纳米材料的水环境行为,重点综述了碳纳米材料对水生生物毒性效应研究现状,以及可能的致毒机制,并指出今后碳纳米材料对水生生物毒理学亟待加强的研究领域。     

Cu2+、Cd2+和Cr6+对斑马鱼联合毒性作用和生物预警的研究

为了研究重金属对水生生物的联合毒性作用,以斑马鱼为受试生物,采用半静态法,在研究Cu2、Cd2和Cr6+对斑马鱼单一毒性的基础上,以获得的Cu2+、Cd2+和Cr6+的96 h-LC50数据,利用等效应曲线法研究了Cu-Cd、Cu-Cr和Cd-Cr的联合毒性作用,并综合分析环境毒理学指标的测定结果,考察利用斑马鱼作为水...     

多环芳烃对海洋贝类多生物水平毒性效应的研究进展

多环芳烃类化合物(PAHs)是海洋中常见的一类持久性有机污染物,对海洋生态安全及海洋生物健康造成严重威胁。海洋贝类作为海洋生态毒理学研究的模式生物,其滤食性、固着性等生理特点使其对PAHs具有较高的生物蓄积能力,可以在不同生物水平产生一系列的毒性效应。本文综述目前PAHs在海洋贝类多种生物水平所造成的生物毒性效应及其检测方法的研究进展,重点从个体生理特征、组织结构、细胞毒性和基因毒性4个层次展开讨论,为更有效地利用海洋贝类这一模型生物,深入开展PAHs对海洋生物的致毒效应与机制研究提供思路与检测方法参考。     

三氯化铝在酸性环境中对斑马鱼幼鱼运动及学习记忆能力的影响

以斑马鱼胚胎和幼鱼为实验对象,探讨三氯化铝(Al Cl3)在酸性环境中对斑马鱼幼鱼运动能力及学习记忆的影响。将受精后6 h(hours post-fertilization)的斑马鱼胚胎分成2个大组,分别为对照组和三氯化铝组,以观察三氯化铝的毒性作用。每一大组又分为中性(pH7.4)、微酸(pH6.4)和酸性(pH5.4)组,以观察酸性环境分别及与三氯化铝的共同毒性作用。分别采用72 hpf斑马鱼幼鱼机械逃避反射实验、144 hpf斑马鱼幼鱼自发运动、168 hpf单一多次光刺激斑马鱼幼鱼实验等探讨在中性、微酸和酸性环境下暴露铝离子对斑马鱼幼鱼运动能力以及学习记忆的影响。结果显示:与中性环境下的三氯化铝组相比,微酸和酸性环境下的三氯化铝组可以使斑马鱼幼鱼机械逃避次数减少(P0.05),平均速度和移动距离下降(P0.001),斑马鱼幼鱼运动轨迹杂乱无章,自发触壁活动减少;单一多次光刺激实验结果发现,微酸和酸性环境下的三氯化铝组使斑马鱼幼鱼到达平台速度的光照次数显著增加且差异具有统计学意义(P0.001)。以上结果说明,三氯化铝在微酸和酸性环境下,能导致斑马鱼幼鱼运动能力及学习记忆能力下降,并且酸度值越小,对斑马鱼幼鱼运动和学习记忆的影响更显著。酸度值与三氯化铝之间存在协同作用,酸性环境可以使三氯化铝毒性增加。     

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。     

氟喹诺酮类抗生素环境行为及其生态毒理研究进展

氟喹诺酮类抗生素(FQs)是治疗人和动物细菌性感染的高效广谱抗菌药,随着氟喹诺酮类抗生素在禽畜养殖业的广泛使用,由此引起的环境污染受到人们的关注。本文综述了氟喹诺酮类抗生素在水体、土壤/沉积物中的污染现状、吸附降解环境行为及其生态毒理研究进展。FQs抗生素的环境行为和风险应从环境多介质层面进行评估,同时应加强对生态毒性机理以及与其他环境污染物的联合毒性效应的研究。     

碳纳米管生殖毒性及其毒作用机制研究进展

随着碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)在各个领域应用的增加,人们接触到CNTs的几率也随之增加,越来越多的人开始关注CNTs对于人体是否具有毒性及其毒性的大小,近些年的体内和体外研究显示,CNTs可对生物体(如小鼠、斑马鱼、赤子爱胜蚓等)生殖系统产生毒性并遗传给后代,影响后代生长发育。本综述主要从CNTs种类、官能化和CNTs悬浮液中团聚体尺寸及所含杂质3个方面探讨CNTs的生殖毒性及毒作用机制,以及影响其毒性及毒作用机制的因素,从而为CNTs更加安全有效的应用提供依据。     

环境中有机紫外防晒剂残留及其生态毒性研究进展

有机紫外防晒剂被广泛添加在个人护理品中,随着日常使用源源不断地进入环境中,成为一类新兴污染物。环境介质中有机紫外防晒剂的检测及其生态毒理是目前的研究热点。概述了个人护理品中常用的有机紫外防晒剂,总结了有机紫外防晒剂在各类地表水、沉积物和生物体等不同介质中的浓度水平,详细分析了有机紫外防晒剂对鱼类的内分泌干扰效应和对水生无脊椎动物的急性毒性,为今后深入研究和科学评价这类新兴污染物提供重要参考。     

Evaluation of developmental toxicity and apoptotic induction of the aqueous extract of Millettia pachycarpa using zebrafish as model organism

Extensive and indiscriminate use of synthetic compounds and natural compounds obtained from plant sources have resulted in serious threats to the aquatic ecosystem and human health. Aqueous extract of the root of the plant, Milletia pachycarpa Benth, is currently used for killing fish in the state of Manipur, India. Moreover, this plant is also used as traditional medicine in this region. Although it is widely used in traditional medicine, there is limited information available regarding the adverse effects and mechanism underlying its toxicity. This study examined the effects of exposure to aqueous extract of M. pachycarpa (AEMP) on early embryonic development of zebrafish embryos and mechanisms underlying toxicity. Zebrafish embryos treated with different concentrations of the AEMP produced embryonic lethality and developmental defects. The 96-hr-LC₅₀ of AEMP was found to be 4.276 µg/mL. Further, multiple developmental abnormalities such as pericardial edema, yolk sac edema, spinal curvature, swim bladder deflation, decreased heart rate, and delayed hatching were also observed in a dose-dependent manner. Zebrafish embryo showing moderate-to-severe developmental defects following AEMP exposure cannot swim properly. Further, this study examined oxidative stress and apoptosis in embryos exposed to AEMP. Enhanced production of ROS and apoptosis was found in brain, trunk, and tail of zebrafish embryos treated with AEMP. Data suggest that oxidative stress and apoptosis are associated with AEMP-induced embryonic lethality and developmental toxicity in zebrafish embryos.