納米材料廣泛應用的同時通過多種途徑釋放到環(huán)境中,由此引起的毒性效應成為關(guān)注的焦點。傳統(tǒng)方法評估納米材料毒性僅限于可培養(yǎng)細胞,并不適用于活的不可培養(yǎng)的(VBNC)細胞。作為一種典型的抗菌劑,納米銀(AgNPs)是否能誘導細胞進入VBNC狀態(tài)尚未可知。另外,研究人員對AgNPs毒理機制至今尚未達成統(tǒng)一共識,大部分認為毒性主要歸咎于Ag~+釋放,少部分認為與活性氧自由基(ROS)相關(guān),機制研究有待進一步加深。因此,本課題以模式菌E.coli K12為研究對象,從生長評估、死活評估、細胞代謝評估三方面研究了AgNPs毒性效應;從AgNPs賦存狀態(tài)轉(zhuǎn)化、離子釋放以及胞內(nèi)ROS累積三方面探究AgNPs脅迫機制并通過外源添加四種解毒劑進一步深入解析。初步獲得了以下幾個主要結(jié)論:(1)光照和Cl~-濃度影響AgNPs對微生物的毒性效應。在監(jiān)測E.coli K12生長曲線的實驗中發(fā)現(xiàn),黑暗或者光照條件下,隨著外源添加NaCl濃度升高AgNPs毒性呈先升高后降低的趨勢;然而,平板計數(shù)結(jié)果與生長曲線結(jié)果有所差異,各處理組E.coli K12可培養(yǎng)的細胞數(shù)目遠小于對照組,但光照和高濃度NaCl條件會提高可培養(yǎng)的細胞數(shù)目;另外,基于SYTO9/PI熒光染色法驗證細胞死活,大部分細胞為活細胞并保持細胞膜完整性,說明E.coli K12進入VBNC狀態(tài);進一步檢測ATP產(chǎn)量證實了細胞仍具代謝活性。因此,AgNPs誘導E.coli K12進入VBNC狀態(tài),且光照和高濃度NaCl條件介導了AgNPs對細胞VBNC狀態(tài)的影響。(2)AgNPs賦存狀態(tài)影響其抗菌毒性。NaCl處理使AgNPs接觸角變小,易與親水性細胞表面接觸,導致更高毒性;AgNPs穩(wěn)定性和團聚程度影響其毒性,NaCl濃度為50 mM時AgNPs的ζ電位絕對值最高,即在此條件下AgNPs有相對較好的穩(wěn)定性和可溶性。另外,AgNPs傾向于發(fā)生團聚,且黑暗條件下AgNPs團聚程度相對較高;AgNPs氯化產(chǎn)物為AgCl~1-x-x _(x(aq))而非AgCl_((s)),導致AgNPs較高毒性。(3)AgNPs脅迫機制與離子釋放和胞內(nèi)ROS累積緊密相關(guān)。隨著Cl~-濃度升高,AgNPs溶解量逐漸增加,而且光照可輕微促進AgNPs氧化溶解;AgNPs處理使得E.coli K12胞內(nèi)ROS水平顯著提高,而外源添加Cl~-可以減少胞內(nèi)ROS產(chǎn)生。(4)AgNPs溶解導致的胞內(nèi)ROS水平升高為其潛在的脅迫機制。Ag~+絡(luò)合劑(Na_2S_2O_3和Na_2S)和ROS清除劑(Vit C和rGSH)不僅可以去除AgNPs對E.coli K12的脅迫,而且可以降低胞內(nèi)ROS產(chǎn)量至對照組水平。
【學位單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：X171.5
【部分圖文】：

[38]。圖1.1 納米材料在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化行為[2]Figure 1.1 Pathways and transformations of nanomaterials[2]1.2.3 表面性質(zhì)改變?yōu)榱吮阌贏gNPs的分散及實現(xiàn)其功能化，工業(yè)生產(chǎn)一般會選擇PVP、PVA、PEG、BPEI、檸檬酸鈉、硼氫化鈉等作為其包埋劑。其中，大分子親水聚合物PVP、PVA和PEG利用空間位阻使AgNPs穩(wěn)定，小分子帶電荷的檸檬酸鈉、硼氫化鈉利用靜電力使AgNPs穩(wěn)定，而BPEI利用空間位阻和靜電力的共同作用使其穩(wěn)定[39]。AgNPs在環(huán)境遷移的過程中，表面原有的包埋劑常因吸附解離或降解脫落，而被環(huán)境中廣泛存在的腐殖質(zhì)（HA）、黃腐酸（FA）、EPS、蛋白質(zhì)等天然有機質(zhì)取代或者二次包埋。據(jù)Li和Yu等報道，PVP和檸檬酸鹽包埋劑在太陽光和紫外光照射下易發(fā)生光解[40, 41]。Levak等[42]研究發(fā)現(xiàn)牛血清蛋白取代檸檬酸包埋劑吸附于AgNPs表面，使得AgNPs更穩(wěn)定地存在。Gunsolus等[43]報道NOM與AgNPs之間相互作用取決于NOM化學組成以及AgNPs與包埋劑結(jié)合的緊密程度。富含S、N元素的NOM更易吸附于AgNPs表面形成二次包埋

AgNPs在環(huán)境中的賦存狀態(tài)變化

AgNPs微生物毒性機制Figure1.3ToxicmechanismofAgNPstowardsmicroorganism
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本文編號：2839429