本文選題：納米二氧化硅 + 形態(tài)學(xué)��； 參考：《華中師范大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著納米科技的飛速發(fā)展,納米材料已被廣泛運(yùn)用于包括工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療器械、生物制藥、化妝品以及環(huán)境污染治理等諸多領(lǐng)域,并產(chǎn)生了巨大的影響力。但由于生產(chǎn)和使用過程中的疏忽,納米材料會(huì)進(jìn)入到大氣、水體、土壤等環(huán)境中,并對(duì)自然環(huán)境和人類健康帶來的巨大的安全隱患。納米二氧化硅(Nano-silicon Dioxide, Nano-SiO2, SiO2 NPs)目前使用較為廣泛的一類納米材料,被廣泛應(yīng)用于殺菌劑、涂料添加劑、電子材料、潤(rùn)滑劑以及醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域。伴隨著大量使用,可能直接或間接排放進(jìn)入環(huán)境引起不利的影響。有研究證明納米二氧化硅具有肺部毒性、心血管毒性、免疫毒性等。然而目前關(guān)于納米二氧化硅的生態(tài)毒理研究較少。因此,本課題分別用大型蚤和斑馬魚兩種模式生物來研究納米二氧化硅的生態(tài)毒性,尤其是對(duì)水生態(tài)環(huán)境造成毒性進(jìn)行評(píng)價(jià),為其安全使用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。第一部分通過納米和常規(guī)二氧化硅(Normal sized Silicon Dioxide,Nor-SiO2)對(duì)大型蚤(Daphnia magna, D. magna)進(jìn)行急性暴露染毒,24小時(shí)后觀察其形態(tài)學(xué)(對(duì)顆粒物的攝入情況)變化,同時(shí)還對(duì)固定率(24h-EC50)和死亡率(24h-LC50)進(jìn)行測(cè)算。結(jié)果顯示,在納米二氧化硅的染毒組中,大型蚤的體內(nèi)檢測(cè)出了納米顆粒,并且主要集中聚集在大型蚤的鰓和腸道內(nèi),并且在高劑量處理組中(400mg/L)觀察到大型蚤腸道斷裂和身體破裂的情況。此外,本研究還發(fā)現(xiàn)隨著染毒濃度的升高,固定率和死亡率都隨之上升,呈現(xiàn)出劑量-效應(yīng)關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,納米二氧化硅24h-EC50和24h-LC50分別是148.871mg/L和660.943mg/L；但在常規(guī)二氧化硅實(shí)驗(yàn)組中,除最高劑量處理組以外,其他處理組均未觀察到顆粒物進(jìn)入大型蚤體內(nèi),僅有部分顆粒物附著于大型蚤體表,,并且隨著染毒濃度的升高,固定率和死亡率并沒有明顯上升,無劑量-效應(yīng)關(guān)系存在。第二部分以模式生物斑馬魚(Zebrafish, D. rerio)為研究研究對(duì)象暴露染毒,在斑馬魚胚胎受精后的12小時(shí),24小時(shí),36小時(shí),48小時(shí),60小時(shí),72小時(shí),84小時(shí),96小時(shí)分別進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察(記錄斑馬魚胚胎發(fā)育情況),并且記錄不同時(shí)間段斑馬魚胚胎的累計(jì)孵化率和死亡率(判斷染毒材料的發(fā)育毒性),計(jì)算出受精后84小時(shí)的LC50,并分別檢測(cè)納米染毒組和常規(guī)染毒組中斑馬魚幼魚在染毒108小時(shí)后體內(nèi)MDA含量(氧化損傷指標(biāo))。結(jié)果顯示,納米二氧化硅染毒組中,斑馬魚幼魚在各時(shí)間段均發(fā)育畸形,并且出現(xiàn)提前孵化情況。此外,隨著染毒濃度的升高,納米實(shí)驗(yàn)組的受精卵孵化率逐漸下降,并在染毒84小時(shí)后,150mg/L-300mg/L的處理組中的孵化率和對(duì)照組相比均顯著降低(P0.05)；斑馬魚幼魚的累計(jì)死亡率隨著染毒濃度的增加而上升,當(dāng)染毒84小時(shí)后,除50 mg/L和100 mg/L兩處理組外,其他處理組的累計(jì)死亡率與對(duì)照組相比都表現(xiàn)出顯著性差異(P0.05),計(jì)算得到LC50為240mg/L。但在常規(guī)二氧化硅染毒實(shí)驗(yàn)組中,各時(shí)間段均未觀察到斑馬魚胚胎/幼魚出現(xiàn)發(fā)育畸形以及提前孵化的現(xiàn)象,并且該處理組中的斑馬魚胚胎的孵化率和對(duì)照組相比并未出現(xiàn)明顯差異；隨著染毒濃度的增加,斑馬魚胚胎/幼魚的累計(jì)死亡率和對(duì)照組相比并未顯著上升。本項(xiàng)研究表明,Nano-SiO2與Nor-SiO2均能被大型蚤攝取,但只有納米材料的二氧化硅能產(chǎn)生一定的急性毒性。本研究還發(fā)現(xiàn),Nano-SiO2處理后,導(dǎo)致斑馬魚固定不游動(dòng)甚至死亡的原因可能是引起了機(jī)體的氧化應(yīng)激反應(yīng)所致,并且在斑馬魚早期胚胎發(fā)育過程中,用Nano-SiO2處理,不僅可以導(dǎo)致受精卵提前孵化和發(fā)育不完全,同時(shí)對(duì)孵化的斑馬魚幼魚也存在一定的毒性作用,造成較高的死亡率和氧化損傷,這說明Nano-SiO2具有一定的發(fā)育毒性作用,而常規(guī)二氧化硅并未表現(xiàn)出發(fā)育毒性。
[Abstract]:With the rapid development of nanotechnology, nanomaterials have been widely used in many fields, including industrial production, medical devices, biopharmaceuticals, cosmetics and environmental pollution control. However, due to the negligence in the process of production and use, nanomaterials will enter into the atmosphere, water, soil and other environments. Nano-silicon Dioxide (Nano-SiO2, SiO2 NPs) is currently using a wide range of nanomaterials, which are widely used in bactericides, coating additives, electronic materials, lubricants and medical related fields. With a large amount of use, it is possible directly or indirectly. Emissions into the environment have caused adverse effects. Studies have shown that nano silica has lung toxicity, cardiovascular toxicity and immunotoxicity. However, there are few studies on the ecological toxicology of nano silica. Therefore, this subject uses two models of fleas and zebrafish to study the ecotoxicity of nano silica. It is to evaluate the toxicity of water ecological environment and provide experimental basis for its safe use. In the first part, Normal sized Silicon Dioxide (Nor-SiO2) is used for acute exposure to the large fleas (Daphnia magna, D. magna), and the morphological changes are observed after 24 small hours. At the same time, the fixed rate (24h-EC50) and the mortality rate (24h-LC50) were measured. The results showed that the nanoparticles were detected in the body of the SiO2, and mainly concentrated in the gills and intestines of the large fleas, and the intestinal fracture and body rupture were observed in the high dose treatment group (400mg/L). In addition, the study also found that the fixed rate and mortality rate increased with the increase of the concentration, and showed a dose effect relationship. According to the experimental results, the nano silica 24h-EC50 and 24h-LC50 were 148.871mg/L and 660.943mg/L respectively, but in the conventional SiO2 experimental group, other than the highest dose treatment group. The particles were not observed to enter the large fleas, only some particles were attached to the body surface of the large fleas, and with the increase of the concentration, the fixed rate and mortality rate did not increase obviously, and there was no dose effect relationship. The second part was exposed to the research object of Zebrafish, D. rerio. The zebrafish embryos were fertilized for 12 hours, 24 hours, 36 hours, 48 hours, 60 hours, 72 hours, 84 hours and 96 hours, respectively (recording the development of zebrafish embryos), and recorded the cumulative hatchability and mortality of zebrafish embryos at different time periods (judging the developmental toxicity of the infected materials), and calculated the L of 84 hours after fertilization. The MDA content (oxidative damage index) of the young zebrafish fish in the nanoscale exposure group and the conventional exposure group was examined for 108 hours. The results showed that the young fish of the zebrafish fish developed malformation in each time period and appeared early hatching in the nanoscale SiO2 exposure group. In addition, the nano experimental group increased with the increase of the concentration. The hatching rate of the fertilized eggs gradually decreased and the hatchability in the 150mg/L-300mg/L treatment group decreased significantly after 84 hours of exposure to the control group (P0.05). The cumulative mortality of the zebrafish young fish increased with the increase of the concentration. After 84 hours of exposure, the cumulative death of the other treatment groups except 50 mg/ L and 100 mg/L two treatment groups. The rate of death was significantly different from that of the control group (P0.05), and LC50 was calculated to be 240mg/L., but in the conventional SiO2 exposure group, the development of zebrafish embryos / young fish was not observed at all time periods, and the hatchability of the zebrafish embryos in the treatment group was not compared with those of the control group. The cumulative mortality of the zebrafish embryos / young fish was not significantly increased compared with the control group as the concentration increased. This study showed that both Nano-SiO2 and Nor-SiO2 could be absorbed by the large fleas, but only nano silica could produce a certain acute toxicity. This study also found that Nano-SiO2 was treated and guided. The cause of non swimming or even death of zebrafish may be caused by the oxidative stress reaction of the body, and in the development of early embryo of zebrafish, Nano-SiO2 treatment can not only lead to the hatching and incomplete development of the fertilized egg, but also have a certain toxic effect on the hatched zebra fish young fish. The mortality and oxidative damage indicate that Nano-SiO2 has certain developmental toxicity, while conventional silica does not exhibit developmental toxicity.
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X171.5

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本文編號(hào)：1941315