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          生態中心在顆粒物毒理方面取得進展

          2020-09-28 生態環境研究中心
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            中國科學院生態環境研究中心環境化學與生態毒理學國家重點實驗室劉思金團隊通過多方合作在顆粒物的環境過程、毒理與轉化等研究中取得進展,相關研究成果陸續發表于SmallNano TodayNPG Asia Materials等期刊上。

            在自然環境場景下,顆粒物會發生復雜的環境轉化過程,最終決定顆粒物的環境歸趨與健康風險。該研究組發現,水環境條件的變化(如pH值、離子強度、有機分子組分),會引起銀納米顆粒(AgNPs)發生溶解、重結晶、聚集等多種轉化過程,進而作用于多種重要的生物功能大分子(如GST和ERα),進而導致氧化應激損傷、細胞代謝紊亂和細胞死亡等(圖一)。在大氣環境中,臭氧則會加速顆粒物老化,改變其表面含氧化學基團與性質,影響顆粒物的紅細胞與巨噬細胞毒性。

            在納米顆粒表面,生態大分子(如NOM、EPS、蛋白)會發生復雜的吸附過程,并形成環境冠(environmental corona)的界面結構,顯著影響納米顆粒的環境行為與生物效應。針對上述科學問題,該團隊系統回顧并綜述了納米顆粒的環境冠界面特征、對納米顆粒環境行為與生物效應的影響、環境冠影響納米—生物界面作用的主要機理,提出了未來該領域研究所面臨的主要問題與挑戰(圖二)。

            在上述環境毒理研究的基礎上,團隊開展了納米材料抗病原微生物的轉化毒理研究,與復旦大學教授蔡啟良合作發現,AgNPs能夠更有效地誘導病毒感染細胞發生自噬,并通過直接破壞病毒顆粒以阻斷其復制,從而抑制其集落形成。同時,該研究團隊也對新型納米制劑抗病原微生物的治療策略與方法進行了評述與展望。研究人員與廈門大學教授鄭南峰合作,基于理論模型分析,設計并制備了具有高抑菌活性的新型銀納米團簇(AgNCs)。AgNCs通過類過氧化物酶活性增強活性氧自由基產生、破壞氧化呼吸鏈電子傳遞、降低細菌運動能力、抑制生物膜形成,高效殺滅耐藥性銅綠假單胞菌(P. aeruginosa),該研究工作為解決P. aeruginosa耐藥性問題提出新思路(圖三)。

            以上研究工作得到了國家自然科學基金委、北京市自然科學基金委以及中科院國際合作項目的支持。

            論文鏈接:1234 

          圖一. 銀納米顆粒誘發細胞毒性機制的示意圖

          圖二. 水環境中納米顆粒表面形成“環境冠”的主要特征示意圖

          圖三. 雙親性銀納米團簇抗多耐藥細菌的作用機制示意圖

          打印 責任編輯:江澄
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