纳米铜等纳米材料对斑马鱼胚胎发育的影响

摘要

纳米科技是一个崭新的经济增长领域。由于纳米材料具有特殊的物理和化学性质，使其在各个领域的应用日益广泛。因而，纳米材料对生态环境及人体健康所造成的影响也越来越被人们关注。由于纳米颗粒极小的尺寸和极大的比表面积，使得纳米颗粒能够吸附大量有毒化学物质，且纳米颗粒自身也可能对生物产生毒性。已有大量实验证明哺乳动物、人类吸入纳米颗粒后对肺部产生损害。并且，纳米材料的应用也可能导致纳米颗粒进入水体，对水生生态系统产生威胁，但目前这方面的研究结论还很少。 本论文主要研究了一种应用广泛的纳米材料Nano-Cu粉对斑马鱼胚胎的毒性，并探讨了Nano-Cu的作用机制。主要结果如下： 1.建立了初步的斑马鱼胚胎染毒实验模型 2.测定了Nano-Cu在养殖水中的溶解度 3.研究了Nano-Cu和Cu2+暴露对斑马鱼胚胎的影响 （1）高浓度组（>0.5mg/L）染毒斑马鱼胚胎全部死亡，而染毒物质对低浓度组死亡率没有明显影响。 （2）24hpf20s内主动运动次数、48hpf心率随Nano-Cu悬液浓度的升高有先增加后降低的趋势。 （3）Nano-Cu和Cu2+暴露均可抑制斑马鱼胚胎孵化。 （4）96hpf斑马鱼幼鱼畸形率随Nano-Cu，Cu2+浓度增大呈现升高的趋势。 研究表明Nano-Cu，Cu2+暴露能抑制斑马鱼生长，表现在体长减小，孵化时间增长；能导致斑马鱼畸形，如尾部/脊索弯曲，心脏畸形，卵黄囊水肿。但是Nano-Cu的作用机制仍需要进一步的实验确定。 其次，本论文还研究了纳米氧化物：ZnO、TiO2、SiO2、Fe2O3和Fe3O4对斑马鱼96h胚胎孵化率的影响。结果表明，纳米氧化物毒性与其成份有很大关系。Nano-ZnO对斑马鱼胚胎孵化抑制作用明显，毒性较大，且其毒性与浓度间存在一定的计量效应关系。而其他纳米氧化物：TiO2、SiO2、Fe2O3和Fe3O4对斑马鱼胚胎孵化率几乎没有影响。

目录

文摘

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论文说明:图表目录

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引 言

1 纳米材料概述

1.1 纳米材料的性质

1.1.1 纳米材料的概念及分类

1.1.2 纳米材料的特性

1.2 纳米材料及纳米技术的应用

1.2.1 纳米材料在信息技术和计算机工程中的应用

1.2.2 纳米材料在航空航天领域的应用

1.2.3 纳米材料在环保和能源领域的应用

1.2.4 纳米技术在生物医药领域的应用

1.2.5 纳米材料在化工领域的应用

1.2.6 纳米技术在农业和食品业中的应用

1.2.7 纳米材料在国防和军事领域中的应用

1.3 纳米材料潜在毒性的分析方法

1.4 纳米材料的环境特征

1.5 纳米材料风险评价影响因素

2 模式生物简介

2.1 模式生物的定义

2.2 斑马鱼及其胚胎作为模式生物的优点

2.3 斑马鱼生命周期路线图

2.4 斑马鱼及其胚胎在毒理学中的研究现状

2.4.1 急性毒性

2.4.2 发育毒性

2.4.3 神经毒性

3 纳米材料的生物学效应

3.1 环境中纳米颗粒的来源

3.2 纳米物质在动物体内的吸收、分布及排泄

3.2.1 纳米物质进入体内的途径

3.2.2 纳米物质在生物体内的分布和排泄

3.2.3 纳米物质对生物体产生毒性的方式

3.3 纳米毒理国内外研究现状

3.4 开展纳米毒理研究的必要性

3.5 本论文研究的目的及内容

3.5.1 本论文的研究目的和意义

3.5.2 本论文的研究内容

3.5.3 技术路线

3.5.4 本文拟解决的关键问题

4 纳米Cu溶解性实验

4.1 材料与方法

4.1.1 试剂及仪器

4.1.2 Nano—Cu及其悬液的性状表征

4.1.3 溶解性实验

4.1.4 数据处理与统计分析

4.2 结果与讨论

4.2.1 Nano—Cu电镜表征

4.2.2 动态光散射(E3 介质)

4.2.3 Nano—Cu粉XPS检测

4.2.4 Nano—Cu粉溶解度实验

4.3 结论

5 纳米Cu和CuSO4 对斑马鱼胚胎发育的影响

5.1 材料与方法

5.1.1 实验动物

5.1.2 试剂及仪器

5.1.3 毒性实验

5.1.4 数据处理与统计分析

5.2 结果与讨论

5.2.1 Nano—Cu和Cu2+对斑马鱼胚胎24 hpf死亡率的影响

5.2.2 Nano—Cu和Cu2+对斑马鱼胚胎24hpf 20s内主动运动和48hpf时心率的影响

5.2.3 Nano—Cu和Cu2+对斑马鱼胚胎96hpf孵化率的影响

5.2.4 Nano—Cu和Cu2+对斑马鱼幼鱼96hpf体长的影响

5.2.5 Nano—Cu和Cu2+对斑马鱼幼鱼畸形率的影响

5.2.6 Nano—Cu和Cu2+对斑马鱼幼鱼其他毒理学终点的影响

5.3 结论

6 纳米氧化物对斑马鱼胚胎孵化率的影响

6.1 材料与方法

6.1.1 试剂及仪器

6.1.2 毒性实验

6.1.3 数据处理与统计分析

6.2 结果与讨论

6.2.1 纳米氧化物电镜表征

6.2.2 Nano-ZnO和Zn2+对斑马鱼胚胎孵化率的影响

6.2.3 不同粒径Nano-TiO2(25nm，80nm，150nm)对斑马鱼胚胎96hpf孵化率的影响

6.2.4 Nano-Fe2O3，Nano-Fe3O4对斑马鱼胚胎96hpf孵化率的影响

6.2.5 Nano-SiO2(30nm)对斑马鱼胚胎96hpf孵化率的影响

6.3 结论

7 纳米材料安全性评价

7.1 国内外纳米材料安全性研究的现状

7.1.1 美国

7.1.2 欧洲

7.1.3 国内纳米材料安全性研究的现状

7.2 存在的问题和建议

结 论

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果