【摘要】：砷(arsenic,As)污染是一個(gè)嚴(yán)重的全球性問題,科學(xué)家們已經(jīng)研發(fā)出各種去除砷污染的技術(shù)。氧化石墨烯(grapheneoxide,GO)由于其特殊的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)而被廣泛用于去除砷污染。然而,GO與As共暴露引發(fā)的潛在環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)目前尚不明確,相關(guān)復(fù)合生物效應(yīng)和機(jī)理研究尚處在起步階段。本研究以模式生物秀麗隱桿線蟲為研究對象,探究了 GO在無毒的濃度下對As(Ⅲ)的生物效應(yīng)的影響并進(jìn)一步揭示物理化學(xué)作用過程和細(xì)胞分子學(xué)機(jī)制。本論文的主要研究結(jié)果如下:1.復(fù)合效應(yīng):在GO本身沒有細(xì)胞毒性的濃度下,通過檢測生殖腺細(xì)胞凋亡、后代數(shù)、卵母細(xì)胞數(shù)生物學(xué)終點(diǎn)發(fā)現(xiàn),無論是GO預(yù)處理還是GO與As(Ⅲ)共暴露處理線蟲,GO均可顯著降低As(Ⅲ)的生殖毒性。2.物理化學(xué)過程:高效液相色譜耦合原子熒光光譜(HPLC-AFS)檢測發(fā)現(xiàn)GO未改變As(Ⅲ)的形態(tài)。利用透射電鏡(TEM)、能量散射X射線光譜(EDX),及電感耦合原子熒光光譜法(ICP-AFS)等物化分析表征技術(shù),發(fā)現(xiàn)GO對As(Ⅲ)具有較強(qiáng)的吸附和富集作用,且吸附效應(yīng)在GO降低As(Ⅲ)毒性中發(fā)揮一定的作用。3.細(xì)胞分子機(jī)制:GO通過激活線蟲的保護(hù)性自噬,有效抑制As(III)誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激。同時(shí),利用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)技術(shù)和線蟲缺失突變體進(jìn)一步表明,GO通過抑制As(Ⅲ)結(jié)合蛋白LEC-I的表達(dá),加速了 As(Ⅲ)在線蟲體內(nèi)的累積和排出。上述研究發(fā)現(xiàn)GO降低As(Ⅲ)毒性不僅與吸附作用有關(guān),也與GO誘導(dǎo)的保護(hù)性自噬及GO抑制As(Ⅲ)結(jié)合蛋白LEC-1的表達(dá)相關(guān),為GO在水處理方面的應(yīng)用和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)提供新的科學(xué)依據(jù)。
【圖文】：

邐第一章緒論邐逡逑米材料和金屬氧化物納米材料對哺乳動(dòng)物細(xì)胞、低等動(dòng)物和植物表現(xiàn)出一定程度逡逑的急慢性毒性，如納米銀和納米二氧化鈦對斑馬魚、秀麗隱桿線蟲和青鮒魚的生逡逑長發(fā)育均有嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致其發(fā)育遲緩和畸形率增高［２Ｋ２５］。一定濃度的氧化石逡逑墨烯可誘導(dǎo)細(xì)胞、秀麗隱桿線蟲和斑馬魚產(chǎn)生毒性效應(yīng)，且呈劑量相關(guān)性［２６＿２９］。逡逑對于植物的研宄發(fā)現(xiàn)，碳納米管和多種金屬氧化物納米材料經(jīng)水稻和蔬菜等作物逡逑的根系吸收后在體內(nèi)經(jīng)傳輸、富集，從而產(chǎn)生毒性效應(yīng)ｔ３Ｇ—３２］。此外，在水環(huán)境中逡逑一些納米材料可以提高污染物的生物利用度，即納米材料可攜帶其他污染物或有逡逑毒物質(zhì)進(jìn)入生物體內(nèi)。如納米二氧化鈦可攜帶更多的砷進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)增強(qiáng)其細(xì)胞逡逑毒性和遺傳毒性［３３：｜；低濃度的ＧＯ可破壞細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)結(jié)構(gòu)，，從而導(dǎo)致胞內(nèi)砷累積逡逑增多［３４１。逡逑

邐Ｍ逡逑Ｅｃｏｓｐｈｅｒｅ逡逑圖１．２納米材料在環(huán)境基中主要遷移路徑圖Ｍ。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｍａｊｏｒ邋ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ邋ｗｈｉｃｈ邋ＮＭｓ邋ｍｉｇｈｔ邋ｕｎｄｅｒｇｏ邋ｉｎ邋ｔｈｅ逡逑ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＂５］．逡逑４逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X171.5

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本文編號：2589735