人工碳納米材料吸附有機(jī)污染物對(duì)微生物的聯(lián)合毒性研究.pdf

1、近些年來，隨著碳納米材料的廣泛應(yīng)用，其潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加。碳納米材料的生物安全性研究已經(jīng)成為納米科技的主要熱點(diǎn)之一。細(xì)胞作為生命體的基本構(gòu)成單位，任何外界有害因子對(duì)機(jī)體的作用都可通過細(xì)胞的形態(tài)與功能的改變表現(xiàn)或檢測出來。微生物作為食物鏈的重要組成部分，是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，研究碳納米材料及其負(fù)載污染物后對(duì)微生物細(xì)胞的毒性作用，不僅能從細(xì)胞水平來闡釋碳納米材料與共存污染物的細(xì)胞毒性機(jī)理，而且有助于推動(dòng)碳納米材料在工程及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的

2、應(yīng)用。
　　 本文以環(huán)境模式菌埃希氏大腸桿菌(E.coli，革蘭氏陰性)和枯草芽孢桿菌（B.subtilis，革蘭氏陽性）為主要研究對(duì)象，結(jié)合環(huán)境因素光照、天然有機(jī)物等考察氧化單壁碳管(O-SWNTs)、氧化多壁碳管(O-MWNTs)以及富勒烯膠體懸浮液(nC60)吸附有機(jī)化合物的混合體系對(duì)微生物的細(xì)胞毒性。文章主要分為兩個(gè)部分，第一部分主要采用O-SWNTs吸附多環(huán)芳烴菲以及O-MWNTs吸附氯酚類污染物，主要通過分子探針以及

3、掃描電鏡(SEM)檢測微生物的存活性以及表面細(xì)胞形態(tài)的改變來研究其單獨(dú)及混合體系對(duì)革蘭氏陰性菌E.coli的毒性及其可能的機(jī)理，得出的研究結(jié)果如下:
　　 1)不同濃度的O-SWNTs和菲不會(huì)對(duì)E.coli產(chǎn)生毒性作用。但是，O-MWNTs卻有較強(qiáng)的抑菌性，且MWNT-OH碳管的毒性大于MWNT-COOH碳管的毒性，4小時(shí)毒性大于兩小時(shí)毒性。
　　 2)2,4-DCP對(duì)細(xì)菌的生長有明顯的抑制作用，EC50值為25.078

4、 mg/L，但是對(duì)細(xì)胞的表面形態(tài)影響不大;PCP在其溶解度范圍內(nèi)也對(duì)細(xì)菌有較強(qiáng)的抑制作用，EC50值為15.162 mg/L。
　　 3) O-SWNTs吸附菲的混合體系并沒有表現(xiàn)出毒性的聯(lián)合效應(yīng)，整個(gè)混合體系體系不會(huì)對(duì)E.coli產(chǎn)生明顯毒性作用。但是MWNT-OH吸附2，4-DCP的混合體系對(duì)細(xì)菌的聯(lián)合毒性作用稍強(qiáng)于其各自的單獨(dú)體系，分析認(rèn)為是MWNT-OH與2,4-DCP毒性機(jī)制不同，實(shí)驗(yàn)中大量碳管-菌體粘附團(tuán)聚體的形成可

5、能遮蔽了部分2，4-DCP的毒性。
　　 4)對(duì)毒性實(shí)驗(yàn)后的細(xì)菌做SEM發(fā)現(xiàn)，O-MWNTs處理過的細(xì)菌，其表面或兩端都出現(xiàn)了一定程度的坍塌變形，這進(jìn)一步說明其對(duì)細(xì)菌的致死作用主要是因?yàn)樘脊軐?duì)細(xì)菌的物理損傷。但是SEM結(jié)果表明O-SWNTs并不會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生物理刺穿形式的機(jī)械損傷，進(jìn)一步證明其對(duì)細(xì)胞毒性作用很小。
　　 第二部分主要選用nC60懸浮液以及氯苯類污染物TeCB，通過測定微生物與外源污染物作用后的生長曲線以及結(jié)

6、合透射電鏡(TEM)檢測細(xì)胞的損傷程度，研究了在光照和腐殖酸(HA)存在條件下，單獨(dú)及混合體系對(duì)革蘭氏陰性菌E.coli和革蘭氏陽性菌B.subtilis的毒性作用及可能的機(jī)理，得出的研究結(jié)果如下:
　　 1)黑暗條件下，HA、nC60懸浮液、TeCB以及吸附TeCB的混合體系均對(duì)革蘭氏陰性菌E.coli沒有毒性作用，但是nC60懸浮液以及吸附TeCB的混合體系卻對(duì)革蘭氏陽性菌B.subtilis有一定的毒性作用，尤其是nC60

7、+HA對(duì)B.subtilis有較強(qiáng)的毒性作用。
　　 2)光照條件下，對(duì)于E.coli, HA和三種不同nC60懸浮液與光殺菌均有拮抗效應(yīng)，但是TeCB與光殺菌有協(xié)同作用。對(duì)于B.subtilis，高濃度的HA與光殺菌具有拮抗作用，但是低濃度的HA以及三種不同的nC60卻與光殺菌均產(chǎn)生協(xié)同作用，且三種nC60之間具有顯著性差異(p＜0.05)。
　　 3)光照條件下，TeCB對(duì)E.coli具有殺菌效應(yīng)，但是對(duì)B.subt