CdSe-ZnS量子點在尼羅羅非魚體內(nèi)的安全性評估.pdf

1、為研究量子點的生物毒性，本文以尼羅羅非魚（Oreochromisniloticus）為實驗對象，運用酶學、血液學和組織學等技術手段和方法，對CdSe/ZnS量子點(QuantumDots，QDs)的生物安全性進行了評估。全文包括三個方面:量子點對肝臟、腎臟和精巢的氧化脅迫;對肝臟和腎臟的顯微結構和精巢的顯微、超微結構的影響;致紅細胞的微核率及核異常率。本實驗設置4個QDs劑量組（分別為20、200、2000和4000nmol/L），同時

2、設置空白組、NaCl對照組和Cd2+處理組，以腹腔注射的方式對雄性尼羅羅非魚進行暴露，分別在注射后1d、4d、7d、14d和28d進行靜脈取血制作血涂片觀察微核及核異常率，取肝臟、腎臟和性腺進行總抗氧化能力(T-AOC)水平及丙二醛(MDA)含量等的測定，同時檢測肝臟、腎臟和性腺的顯微結構及性腺的超微結構。
　　 主要研究結果:
　　 各空白對照組的酶學、血液學和組織學實驗結果均與各NaCl對照組無顯著性差異。
　

3、　 酶學
　　 (1)從劑量效應看:隨著QDs劑量的增大，1-7d肝臟和性腺的T-AOC水平?jīng)]有明顯的劑量-效應正相關關系，3個時間點中2000nmol/L均到峰值且與對照組有極顯著差異(P＜0.01)，而腎臟在4000nmol/L組達到峰值。肝臟各QDs處理組SOD、CAT和GPX活力在1d、7d的峰值均出現(xiàn)在2000nmol/L組(P＜0.05)。隨著劑量的增大，肝臟和性腺的MDA含量總體上呈現(xiàn)先升后降的趨勢，峰值多出現(xiàn)在

4、2000nmol/L(P＜0.01)，腎臟的MDA含量隨著劑量的增大而升高，峰值出現(xiàn)在4000nmol/L（P＜0.01）。14-28d肝臟、腎臟及性腺Q(mào)Ds各劑量組的T-AOC水平、MDA含量均與各NaCl對照組沒有顯著性差異。精巢中各QDs劑量組的LDH與NaCl對照組相比均沒有顯著性差異，而Cd2+組在1-28d均低于QDs劑量組最低值。
　　 Cd2+處理組肝臟、腎臟和性腺的T-AOC水平分別在1-4d、4-7d和1-1

5、4d高于各QDs處理組;肝臟、腎臟和性腺MDA含量在整個實驗期間均高于各時間點QDs最高值（性腺4d除外）。
　　 (2)從時間效應看:肝臟和腎臟QDs各劑量組T-AOC水平總體上呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，肝臟200nmol/L、2000nmol/L組在7d達到峰值，而4000nmol/L在4d時達到峰值;腎臟和精巢的2000nmol/L、40000nmol/L組均在4d達峰值。表明魚體在4-7d內(nèi)抗氧化能力最強。肝臟的SOD活性總

6、體上先降后升再降，200nmol/L組均顯著高于NaCl對照組(P＜0.05);CAT活性總體上先降后升再降的趨勢;GPX活性均在7d達到峰值，隨后下降。肝臟、精巢QDs各劑量組的MDA含量總體先上升后下降，在4d達到峰值(P＜0.05)。腎臟的MDA含量呈下降趨勢。各QDs劑量組的精巢ACP活性在1-7d呈先降后升趨勢，而Cd2+組1-28d持續(xù)下降。
　　 Cd2+處理組肝臟、腎臟和精巢的MDA含量持續(xù)上升，均高于各QDs組

7、峰值（精巢4d除外）。Cd2+組肝臟SOD、CAT和GPX持續(xù)下降，均在28d達到最低值。
　　 血液學
　　 (1)暴露1d時各QDs處理組產(chǎn)生的紅細胞微核率達到峰值，隨后總體呈下降趨勢。Cd2+對照組的紅細胞微核率在整個實驗期間均與NaCl對照組有顯著性差異(P＜0.05)，其紅細胞微核率在14d達到峰值。
　　 (2)紅細胞核質外凸和核質內(nèi)凹是核異常的主要類型，核固縮及不均等縊裂細胞類型在前期易被誘導。

8、r>　　 組織學
　　 (1)QDs對肝臟的損傷主要是部分中央靜脈淤血，肝血竇淤血，局部肝細胞體積增大。
　　 (2)QDs對腎臟的損傷主要是局部腎小球腫脹，腎小管上皮細胞腫脹，腎小管間充血。
　　 (3)4000nmol/LQDs對精巢的顯微結構的損傷主要體現(xiàn)在局部基膜溶解斷裂、Leydig氏細胞的腫大和支持細胞的減少;而超微結構的損傷主要體現(xiàn)在精原細胞胞質中線粒體腫脹水樣化，精子頭部質膜疏松腫脹。
　

9、　 主要研究結論:
　　 酶學
　　 (1)肝臟:SOD、CAT和GPX三種抗氧化酶在不同的QDs劑量不同時間的反應敏感性不完全一致。2000nmol/L濃度組比4000nmol/L濃度組對魚體的氧化脅迫更為敏感，4d時氧化損傷最為嚴重。但最終肝臟的T-AOC水平增強能有效遏制或消除活性氧的過多產(chǎn)生與積累。
　　 (2)腎臟:4000nmol/L組更為敏感，4d時氧化損傷最為嚴重，但最終腎臟的T-AOC水平增強

10、能有效遏制或消除活性氧的過多產(chǎn)生與積累。
　　 (3)精巢:4d時QDs引發(fā)的氧化損傷最為嚴重，但最終精巢的T-AOC水平增強能有效遏制或消除活性氧的過多產(chǎn)生與積累。LDH活力在初期糖代謝受到輕微的抑制，ACP活力在初期生精細胞受到影響，后期均逐步恢復。
　　 由此可見，量子點外殼及表面修飾基團的綜合作用對尼羅羅非魚魚體有氧化脅迫，4-7d是氧化-抗氧化的敏感期，14d后氧化損傷被解除，說明魚體的氧化-抗氧化機制恢復正常

11、。
　　 (4)Cd2+組在初期各種抗氧化酶均被誘導或抑制，總抗氧化能力提升，后期無法抵抗Cd2+誘導產(chǎn)生過多的ROS，最終導致氧化-抗氧化機制失衡。
　　 血液學
　　 量子點外殼及表面修飾基團的綜合作用對尼羅羅非魚魚體有誘導紅細胞微核率及核異常率增加的效應，但隨著時間的推移，28d時魚體最終能解除由QDs誘導的遺傳毒性。
　　 組織學
　　 (1)2000nmol/LQDs暴露組對肝臟在4d時

12、有輕微損傷，而對腎臟在7d時才有輕微損傷，表明尼羅羅非魚肝臟可能是該量子點的主要靶器官，對肝臟的負面影響更大。
　　 (2)14d、28d時QDs暴露組的腎臟、肝臟及精巢在顯微結構上和NaCl對照組沒有差異，表明量子點外殼及表面修飾基團的綜合作用對魚體的三個器官經(jīng)輕微損傷后最終恢復正常。Cd2+處理組對腎臟、肝臟和性腺均產(chǎn)生毒性作用，且隨著時間的延長而不斷增大，28d時損傷程度減緩。
　　 綜上所述，CdSe/ZnSQD