本文關(guān)鍵詞：五種典型納米材料對(duì)秀麗線蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)行為及相關(guān)神經(jīng)元的影響

  更多相關(guān)文章： 秀麗線蟲(chóng) 納米材料 氧化石墨烯 納米銀 納米氧化鋅 神經(jīng)毒性

【摘要】：因其優(yōu)良的特性,納米材料近年來(lái)在生物醫(yī)學(xué)、電子信息、環(huán)境保護(hù)、能源和國(guó)家安全等方面有了空前廣闊的應(yīng)用。以石墨烯(graphene,G)和氧化石墨烯(graphene oxide,GO)為代表的石墨烯類是應(yīng)用最為廣泛的納米材料。另外,金屬類納米銀(Ag-NPs)和納米氧化鋅顆粒(ZnO-NPs)近年來(lái)大量運(yùn)用于新材料和醫(yī)療新技術(shù)方面。納米材料的生產(chǎn)、使用和處置將最終導(dǎo)致其流入空氣、水或土壤等環(huán)境介質(zhì)和生物體內(nèi),威脅生態(tài)安全,其生物毒性和對(duì)人類健康的潛在威脅備受關(guān)注。已有研究顯示多種納米材料具有生殖毒性和發(fā)育毒性等生物效應(yīng),但研究尚不全面和系統(tǒng),特別是慢性神經(jīng)毒性的資料缺乏。本研究則選取秀麗線蟲(chóng)(C.elegans)為模式生物,利用其生命周期短和神經(jīng)系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。選取石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯量子點(diǎn)、納米銀和納米氧化鋅五種常見(jiàn)納米材料,詳細(xì)表征了理化性質(zhì)。不同濃度懸浮液暴露于秀麗線蟲(chóng)6天后檢測(cè)其致死濃度水平。并進(jìn)一步使用亞致死濃度慢性暴露,重點(diǎn)研究五類納米材料對(duì)秀麗線蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)行為影響和神經(jīng)毒性。通過(guò)熒光標(biāo)定的轉(zhuǎn)基因線蟲(chóng)詳細(xì)探討和比較了這些納米材料對(duì)多巴胺能、谷氨酸能和GABA能神經(jīng)元的毒性效應(yīng)。主要結(jié)果為:1、G 和 GO 成片狀,厚約 0.8-1.2nm;GQDs、Ag-NPs 和 ZnO-NPs 均為顆粒,粒徑在30-50nm。懸浮液暴露6d結(jié)果顯示,低于100mg/L的G和GQDs對(duì)線蟲(chóng)沒(méi)有明顯致死效應(yīng),而50-100mg/LGO表現(xiàn)出明顯致死效應(yīng),其半致死濃度(LC50)為51.22 mg/L。而金屬類Ag-NPs和ZnO-NPs對(duì)線蟲(chóng)有較強(qiáng)致死效應(yīng),其 LC50 分別為 2.723mg/L 和 1.852mg/L。2、從石墨烯類觀察結(jié)果來(lái)看,暴露后納米材料在線蟲(chóng)體內(nèi)有廣泛的累積和分布。G和GO暴露后主要分布于線蟲(chóng)的咽腔及腸腔內(nèi);而熒光顯微觀察顯示GQDs能劑量依賴型分布到線蟲(chóng)身體全身多器官。五種納米材料慢性暴露對(duì)秀麗線蟲(chóng)的生長(zhǎng)具有不同程度的抑制作用,表現(xiàn)為身體變短變細(xì)。3、五種納米材料慢性暴露對(duì)秀麗線蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)行為具有抑制作用,隨暴露濃度增大而抑制作用加強(qiáng)。暴露后線蟲(chóng)頭部擺動(dòng)頻率、身體彎曲頻率和咽泵運(yùn)動(dòng)頻率變慢,反映其身體局部運(yùn)動(dòng)受損。進(jìn)一步通過(guò)分析動(dòng)物爬行行為,發(fā)現(xiàn)暴露后爬行軌跡彎曲不規(guī)則,爬行距離縮短,速度變慢,彎曲振幅變小和爬行過(guò)程角度方向變化趨緩,顯示身體僵硬、不靈活和平衡能力降低等損失特征。4、基于熒光標(biāo)定的轉(zhuǎn)基因線蟲(chóng)研究顯示,三種石墨烯類納米材料高濃度(50-100mg/L)暴露能抑制da::GFP 和 eat-4::GFP 的表達(dá),但unc-::GFP表達(dá)沒(méi)有變化。同時(shí)多巴胺能和谷氨酸能神經(jīng)元出現(xiàn)胞體萎縮變形、樹(shù)突斷裂等損傷形態(tài)。金屬類Ag-NPs和ZnO-NPs暴露則導(dǎo)致da-1::GFP和unc-4::GFP表達(dá)的熒光強(qiáng)度顯著下降;但同樣濃度暴露對(duì)eat-4::GFP表達(dá)沒(méi)有明顯影響。結(jié)果反映這兩種金屬類納米材料可易感性損傷多巴胺能神經(jīng)元和GABA能神經(jīng)元。以上結(jié)果表明:1、五種常見(jiàn)的納米材料對(duì)秀麗線蟲(chóng)均具有慢性毒性。從LC50和生長(zhǎng)抑制效應(yīng)的對(duì)比上看,兩種金屬類的毒性比石墨烯類強(qiáng),其毒性強(qiáng)弱次序?yàn)?ZnO-NPsAg-NPsGOGGQDs。2、五種納米材料的亞致死濃度慢性暴露具有不同程度的神經(jīng)毒性。慢性毒性表現(xiàn)在動(dòng)物運(yùn)動(dòng)行為能力的下降和相關(guān)神經(jīng)元的損傷。運(yùn)動(dòng)行為的毒性表明動(dòng)物出現(xiàn)身體僵硬、運(yùn)動(dòng)不能和平衡喪失等特征。另外發(fā)現(xiàn)金屬類和石墨烯類納米材料對(duì)多巴胺能神經(jīng)元、GABA能神經(jīng)元和谷氨酸能神經(jīng)元的損傷具有不同的易感性,其詳細(xì)機(jī)制尚需深入研究。本文基于秀麗線蟲(chóng)的系統(tǒng)研究充分揭示了常見(jiàn)納米材料長(zhǎng)期接觸誘發(fā)行為缺陷和神經(jīng)損傷的毒性,并存在健康風(fēng)險(xiǎn)。在納米材料越來(lái)越多地運(yùn)用到日常生活的情況下,本文研究結(jié)果為納米材料的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、安全管理和標(biāo)準(zhǔn)制定等提供了重要參考。本文工作也為深入探究納米材料的毒性機(jī)制及其預(yù)防措施奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1;X171.5

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 鄭志林;何小偉;趙佳偉;姬婷;耿旺昌;;金屬氧化物形貌調(diào)控及其對(duì)性能影響的研究進(jìn)展[J];功能材料;2016年06期

2 孫寒;馮雷雨;陳銀廣;;石墨烯健康風(fēng)險(xiǎn)研究現(xiàn)狀及展望[J];生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展;2015年01期

3 彭黎瓊;謝金花;郭超;張東;;石墨烯的表征方法[J];功能材料;2013年21期

4 湯京龍;周國(guó)鳳;王碩;劉麗;王春仁;奚廷斐;;納米銀顆粒對(duì)神經(jīng)元的細(xì)胞毒性研究[J];藥物分析雜志;2013年07期

5 王云;豐偉悅;趙宇亮;柴之芳;;納米顆粒物的中樞神經(jīng)毒性效應(yīng)[J];中國(guó)科學(xué)(B輯:化學(xué));2009年02期

，

本文編號(hào)：1304706