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。     

纳米材料的水生态毒理学研究进展

纳米材料特殊的理化特性,使它们被广泛地应用到各个生活领域中,但纳米材料给人们生活带来巨大改变的同时,其对水环境引起的负面效应也引起了人们广泛的关注.纳米材料可通过多种途径进入水体,对水生生物产生毒理效应,其生态学影响不可忽视.目前,还很缺乏对纳米材料的水生态毒理学研究,众多不确定的生态安全性问题还有待更深入的研究.总结了国内外现有的相关研究,简要综述了纳米材料的水环境行为、水生态毒理学研究现状,分析了该研究领域的未来需要.     

Effects of manufactured nanomaterials on algae: Implications and applications

● Summary of positive and negative effects of MNMs on algae. ● MNMs adversely affect algal gene expression, metabolite, and growth. ● MNMs induce oxidative stress, mechanical damage and light-shielding effects on algae. ● MNMs can promote production of bioactive substances and environmental remediation. The wide application of manufactured nanomaterials (MNMs) has resulted in the inevitable release of MNMs into the aquatic environment along their life cycle. As the primary producer in aquatic ecosystems, algae play a critical role in maintaining the balance of ecosystems’ energy flow, material circulation and information transmission. Thus, thoroughly understanding the biological effects of MNMs on algae as well as the underlying mechanisms is of vital importance. We conducted a comprehensive review on both positive and negative effects of MNMs on algae and thoroughly discussed the underlying mechanisms. In general, exposure to MNMs may adversely affect algae’s gene expression, metabolites, photosynthesis, nitrogen fixation and growth rate. The major mechanisms of MNMs-induced inhibition are attributed to oxidative stress, mechanical damages, released metal ions and light-shielding effects. Meanwhile, the rational application of MNMs-algae interactions would promote valuable bioactive substances production as well as control biological and chemical pollutants. Our review could provide a better understanding of the biological effects of MNMs on algae and narrow the knowledge gaps on the underlying mechanisms. It would shed light on the investigation of environmental implications and applications of MNMs-algae interactions and meet the increasing demand for sustainable nanotechnology development.     

人工纳米材料富勒烯（C60）低剂量长期暴露对鲫鱼的氧化伤害

为更好地判断人工纳米材料(富勒烯,C60)对水生生物的潜在健康危害,以鲫鱼(Carassius auratus)幼鱼为受试生物,研究了低剂量C60(0.04～1.0 mg·L-1)长期(32 d)暴露对鲫鱼的氧化伤害.结果表明,各实验组中鲫鱼幼鱼脑、肝脏、鳃组织中的还原型谷胱甘肽(GSH)含量都发生显著降低(p＜0.05),其中1 mg·L-1 nC60,aq的暴露对鳃组织GSH含量的抑制率为14.3%,高于对鱼脑、肝脏组织中的抑制率;肝脏组织中过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,以及鳃组织中Na -K -ATP酶活性均被显著激活,其最大活性分别是对照的121.34%(0.04 mg·L-1暴露组)、114.80%(0.04 mg·L-1暴露组)和348.59%(0.20mg·L-1暴露组).实验结果揭示,长期暴露引起机体组织的氧化应激可能是水环境中C60的致毒机制之一.     

纳米金、银对氨氧化细菌及其氨氧化作用的影响

为明晰纳米金、银对环境中氨氧化细菌(AOB)的氨氧化作用影响机制,本文通过对驯化培养河口湿地表层沉积物所得到的氨氧化细菌(AOB)富集培养物进行纳米材料不同浓度的处理试验,测定氨氮、亚硝氮浓度和氨氧化速率的变化特征,并利用PCR-DGGE分子指纹图谱技术和qPCR方法分析不同试验中AOB的多样性与丰度信息,确定纳米金、银对氨氧化速率、氨氧化细菌多样性与丰度的影响规律.结果表明,纳米银对环境中氨氮的转化具有浓度抑制效应,随着浓度增加,氨氧化平均速率越低,氨氮转化越少.纳米银处理之间的氨氧化平均速率同氨氧化细菌(AOB)的香农与辛普森多样性指数、amoA基因丰度存在显著正相关关系.因而纳米银对环境中氨氧化作用的抑制效应主要通过其杀菌能力影响了氨氧化菌的多样性和丰度而起作用.纳米金氨氧化平均速率则和AOB的多样性指数以及amoA基因丰度均无显著相关.纳米金对氨氧化细菌、氨氧化速率却不呈现浓度抑制效应,甚至出现略微促进氨氧化作用的趋势.DNA测序结果发现实验的氨氧化细菌都属于b-Proteobacteria,同Nitrosospira、Nitrosomonas亲源性较近.环境中的氨氧化微生物种类复杂,环境条件多变.不同纳米材料是如何影响氨氧化微生物进而影响氨氧化作用,仍需进行深入研究.     

An improved and simple method for removal of arsenic from drinking water

<正>Arsenic (As) is a naturally occurring element. The toxicity of arsenic is dependent on the specific arsenic species, and the concentration and duration of exposure to the arsenic species(Moe et al., 2016). Chronic human exposure to high concentrations of inorganic arsenic species has been associated with     

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。     

环境水体中无机砷现场分析方法研究进展

砷是一种环境中普遍存在的类金属元素,并与人类健康息息相关.砷被列为一类致癌物,地下水中砷导致的慢性中毒是全球性健康问题.环境水体中砷的形态多样和毒性不尽相同,且在采样和运输过程中易于转化,而使实验室分析结果出现误差.因此开发砷的现场分析方法和获得准确的数据是研究砷的形态转化和生物吸收过程和准确判断其毒性的基础.在过去的几十年中,砷的实验室内分析方法迅速发展并逐渐成熟,但砷的现场分析仍然存在着巨大的困难和挑战.总结归纳了近10年来（2011~2022年）环境水体中砷分析方法相关的综述,讨论了砷的比色法、发光法和电化学法等现场分析方法的研究进展,并展望未来环境水体中砷现场分析方法的发展方向,为新方法的建立与应用提供参考.     

零维碳基纳米材料细胞毒性效应的研究进展

介绍了碳基纳米材料进入细胞的主要途径,重点总结分析了几种常见零维碳基纳米材料导致细胞发生不同形式的死亡效应及其可能的毒作用机制,影响纳米材料毒性的各种理化性质也有所阐述.最后在本课题研究成果的基础上对未来碳基纳米材料的毒性研究前景进行了思考和展望,将为碳基纳米材料设计优化和广泛应用提供有价值的参考.     

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.