纳米材料的环境、生物行为及效应研究专辑 序言

正近年来,纳米材料的广泛使用使其大量进入环境。为保障纳米科技可持续发展,各国政府不断加大力度,支持纳米环境健康安全领域的研究。例如,欧盟第六和第七框架计划将人体安全、健康和环境效应列为最优先支持课题,投入达24亿欧元。之后制定了2015-2025纳米材料安全研究路线图,即《欧盟纳米安全2015-2025:向安全和可持续的纳米材料和纳米技术创新迈进》(Nanosafety in Europe 2015-2025:Towards Safe     

序言

近年来,纳米材料的广泛使用使其大量进入环境.为保障纳米科技可持续发展,各国政府不断加大力 度,支持纳米环境健康安全领域的研究.例如,欧盟第六和第七框架计划将人体安全、健康和环境效应列为 最优先支持课题,投入达24亿欧元.之后制定了2015-2025纳米材料安全研究路线图,即《欧盟纳米安全 2015-2025：向安全和可持续的纳米材料和纳米技术创新迈进》(Nanosafety in Europe 2015-2025: Towards Safe and Sustainable Nanomaterials and Nanotechnology Innovations).     

包装材料及食品中纳米材料的检测与表征技术

随着纳米技术的发展,纳米材料在包装行业及食品工业中得到了广泛的应用。然而,纳米材料的安全应用高度依赖于对其生物及环境效应的了解。有研究表明,纳米材料对人类健康及生态环境存在着潜在危害,这使得纳米材料的安全性成为毒理学领域的热点研究课题。同时纳米材料的安全性问题也成为纳米复合包装材料及纳米食品研究和开发的新瓶颈。在对纳米材料没有充分认识的情况下,为了消费者和生态环境的安全,必须控制包装材料及食品中纳米颗粒的种类、来源、含量及可能的释放,这就需要可靠的方法对纳米颗粒的性质和结构进行检测及表征。首先,综述了目前纳米材料在复合包装材料及食品加工中的应用,然后总结了包装材料及食品中纳米材料的检测技术及表征方法,例如显微技术、色谱分离技术、光谱与质谱技术等。由于纳米材料的理化性质参数众多,应用多种分析手段来检测和表征纳米材料成为必然。最后对目前检测技术及表征方法的不足和今后发展方向进行了探讨。     

纳米材料诱导细胞自噬及其"双刃剑"作用

细胞自噬是细胞维持自身稳态的关键生物学过程。近年来,纳米材料诱发的细胞自噬效应及其生物学结局受到了研究人员的高度关注,成为纳米医学和纳米毒理学的重要研究方向。一方面,纳米材料诱发的自噬效应可作为纳米药物发挥治疗作用的重要过程,另一方面,其诱发的自噬效应也可成为纳米材料诱发细胞死亡和机体损伤的重要原因。本文重点阐述纳米材料诱导自噬发生的过程及相关机制,进一步探讨纳米材料诱导自噬的不同结局、机制和影响因素,以期为深入认识纳米材料自噬效应并对其进行毒理学评价提供科学依据。     

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。     

研究显示OECD生态毒性试验不适合纳米材料

2013年7月4日来源:纳米毒理学根据英国和加拿大的一项联合研究,标准水生生物毒性试验,包括那些依照OECD指南进行的试验,可能不适合纳米材料。人造纳米材料向水生环境中的释放"不可避免",并且在过去几年中,已有广泛的生态毒理学研究考察了这些材料在水系中构成的潜在风险,由来自英国约克大学的     

二氧化钛纳米材料的环境健康和生态毒理效应

伴随着纳米科技的迅猛发展,各式各样的纳米材料被开发和生产出来,逐步进入到周围环境及生命体中,纳米材料的生物安全性和生态毒理学问题已引起了社会各界的普遍关注.纳米二氧化钛(TiO2)因具有良好的光催化特性、耐化学腐蚀性和热稳定性,而被广泛应用于涂料、废水处理、杀菌、化妆品、食品添加剂和生物医用陶瓷材料等与日常生活紧密相关的领域,因此,其将不可避免地进入环境和生态系统中引起相应的生物学效应(毒理学).论文从流行病学调查和实验研究两方面出发,综述了纳米TiO2对生物体(皮肤、肺、肝、肾和脑)、细胞(细胞膜、细胞生长和凋亡)和生态系统的影响,探讨了其毒性产生的可能机制.希望今后进一步加强对纳米TiO2的环境健康和生态毒性研究,以建立纳米TiO2的环境健康安全暴露评价体系,促进纳米技术的健康、安全和可持续发展。     

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.     

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.     

水体中金属(氧化物)纳米颗粒的环境行为与污染控制研究进展

金属(氧化物)纳米材料在生产和使用过程中,可以通过各种途径进入到水环境中,对水生生物、生态环境和人体健康产生威胁.理解纳米颗粒在水体中的环境行为,对于评估纳米材料的归趋及其对环境和人体的健康风险至关重要.本文概述了金属(氧化物)纳米颗粒的性质、来源和毒性危害,汇总了表征纳米颗粒浓度、粒径及形貌的分析方法与技术,分析了它们在水环境中的环境行为以及影响其稳定性的主要环境因素,并总结了水体中金属(氧化物)纳米颗粒的去除方法和效果的最新研究进展.随着金属(氧化物)纳米材料的广泛应用,未来有必要加强对自然水体中纳米颗粒环境行为的研究,并系统开展纳米颗粒健康风险评估工作,为预测纳米材料进入水环境后的归趋和风险提供科学依据.     

纳米颗粒帮助评估水生生物毒性

<正>2014年4月24日来源:《生态毒理学与环境安全》一个美国研究小组开发了一种对水生生物给送试验化学物质的方法,以用于评估经口暴露的影响。马里兰大学的科学家将一种试验化学物质封包在生物高聚物纳米颗粒内,然后,通过pH变化触发在试验生物体的消化系统内将该化学物质释放出来。目前,由于化学物质给送的困难性,很少在水生生物系统中评估经口暴露。化学物质常常会溶解到水中,     

人工纳米材料对斑马鱼生态毒理效应研究进展

随着纳米技术的快速发展,人工纳米材料在光电、生物医药、化妆品等诸多领域得到了广泛应用。人工纳米材料在生产、使用和废弃处理等过程中,不可避免地通过水体、土壤、大气等进入环境,其对环境产生的生态效应逐渐引起国内外的广泛关注。斑马鱼(Danio rerio)作为一种重要的脊椎模式生物,在环境毒理学研究中应用广泛,可以作为检测人工纳米材料生态毒理效应的一种重要工具。本文介绍了人工纳米材料对水生态环境的影响及斑马鱼在生态毒理学研究中的优势,总结了其对斑马鱼的毒性效应,主要包括急性毒性和对个体发育的影响、对组织细胞及基因表达的影响,分析了人工纳米材料对斑马鱼的毒性机制,以期为人工纳米材料毒理学研究提供基础信息。     

Nano-QSAR: 纳米毒理学领域的新方法

随着纳米毒理学实验研究的不断深入,反映纳米材料生物毒性效应的数据也不断丰富,以这些数据为基础建立的定量结构活性关系(QSAR)模型开始发挥其在纳米材料潜在毒性研究和预测方面的作用。纳米材料的QSAR(Nano-QSAR)研究以经典QSAR模型为指导,结合纳米材料特殊的物理化学性质,提供了一种对纳米材料快速筛选和优先测试的新途径。本文就Nano-QSAR的前期研究现状,从纳米材料结构描述符、毒性效应数据和建模方法3个方面分析了模型的构建流程和框架;通过列举部分研究成果和主要的模型指标,初步探讨了建模方法的选择和结构描述符的识别;最后指出目前Nano-QSAR研究面临的挑战和今后努力的方向。     

单细胞质谱揭示四膜虫对极低剂量纳米颗粒的摄入特征

水生单细胞微生物的摄取是纳米材料进入食物网的重要途径之一.研究纳米材料在单细胞水生生物体内累积,对理解纳米材料在生态环境中的环境行为和生态毒理学效应具有重要意义.前期研究表明,暴露浓度是纳米材料生物累积过程中最重要的影响因素之一.然而,目前大多的研究中的纳米材料暴露浓度比实际环境浓度高多个数量级,无法反映实际环境暴露特征.此外,基于群体平均水平的研究方法不能识别具有独特的生理或摄取特性的个体,可能造成一些重要信息的丢失.当前,在单细胞水平研究极低暴露浓度下纳米颗粒的累积特征和毒性效应仍然面临严峻挑战.     

纳米材料在放射性废水处理中的吸附应用

随着核能的开发与利用,放射性污染已经成为一个严峻的环境问题,放射性废水的处理日益引起人们的重视.近年来,纳米技术飞速发展,纳米材料已成为一种新型材料.纳米材料具有独特的物理化学性质,如小尺寸效应、巨大比表面积、极高的反应活性等,这些特性使纳米材料在水处理领域展现了巨大的应用潜力.利用新颖高效的纳米材料吸附去除废水中的放射性核素已越来越受到研究者的关注.本文综述了国内外纳米材料吸附处理废水中放射性核素的研究进展,主要总结了碳纳米材料、纳米金属氧化物、钛基纳米材料、零价金属纳米颗粒对放射性废水的处理性能,简要阐述了纳米材料对放射性核素的吸附机理.最后,对纳米材料去除放射性核素污染研究的未来发展方向及待研究问题进行了展望.     

纳米材料对水生生物的生态毒理效应研究进展

随着纳米材料的大量生产和应用,其将不可避免地释放到水环境中．近年来,纳米材料对水生生物的生态毒理效应已经引起了科学家的广泛关注．纳米材料在水环境中的分散液／悬浮液是与环境最为相关的形态;纳米材料在水环境中的分散与团聚、生物累积直接决定了其生态毒理学效应．本文概述了纳米材料在水环境中的环境行为,归纳了纳米材料在水生生物中...     

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.     

荧光量子点在神经毒理学研究中的应用及前景

如今纳米生物技术的研究正以迅猛的势头不断发展。量子点作为一种新型的纳米荧光探针,由于其优越的光电学特性在生物学和毒理学领域有着广阔的应用前景。神经毒理学作为毒理学的一个重要分支,量子点的应用也给该领域带来了技术上的革命。本文重点阐述了量子点作为一种新型单分子技术和一种优秀的荧光探针在神经毒理学研究中的应用。同时,作者还简要介绍了量子点进入机体神经系统的途径和影响其应用的一些因素,为今后量子点的生物安全性研究和更好地应用提供了有价值的参考。     

基于土壤模式生物的纳米材料毒理研究进展

随着纳米科技与工业的高速发展,大量的纳米材料被广泛应用并最终汇聚到土壤环境中,对土壤生态和人体健康造成潜在影响。由于土壤生物具有多样性,选择具有代表性、敏感性并便于获取的土壤模式生物作为实验受体进行纳米材料的生物安全评估及环境毒理效应研究尤为重要。较为系统地回顾和总结了几种典型土壤模式生物的特点,为纳米材料毒理研究中受试生物的选择提供参考,在此基础上整理了大量基于典型土壤模式生物的纳米材料毒性研究资料,归纳了不同层次的研究方法,分析探索了纳米材料毒性机理,并展望了未来的研究重点。