氫氧化鎂納米片對六價鉻細胞毒性的修復作用研究.pdf

1、六價鉻Cr(Ⅵ)是一級人類致癌物，其廣泛應用及大規(guī)模生產(chǎn)，造成了嚴重的環(huán)境污染。Cr(Ⅵ)可以通過呼吸道、消化道、皮膚等途徑侵入人體，引起肝衰竭、腎衰竭以及呼吸、生殖等系統(tǒng)毒性。細胞層面研究認為，Cr(Ⅵ)通過“攝入-還原”模型，在細胞代謝還原過程中產(chǎn)生氧化應激，引起核酸和蛋白質(zhì)損傷，誘導細胞凋亡和周期阻滯，甚至引發(fā)癌變。納米氫氧化鎂是一種環(huán)境友好型吸附劑，已經(jīng)被應用于水體中重金屬離子的處理，如六價鉻的治理。在吸附Cr(Ⅵ)之后，氫氧化

2、鎂可經(jīng)過處理被回收再利用，而鉻鹽可以被濃縮富集重新用于工業(yè)生產(chǎn)。但是納米材料不可避免地與重金屬離子產(chǎn)生共同的環(huán)境暴露。由于納米材料粒徑很小，容易在環(huán)境中遷移，不易沉降等特性，促進了所吸附污染物的環(huán)境轉(zhuǎn)運。重金屬污染物在被納米材料吸附后，可能同時具備了二者的性質(zhì)，其環(huán)境行為和生物效應可能發(fā)生改變，給整個生態(tài)環(huán)境帶來未知的威脅。目前有關納米材料和重金屬共同暴露的生物學效應研究主要集中于探討納米材料對重金屬離子在水生生物中積累的促進及毒性的協(xié)

3、同效應，而在細胞層面的機制研究幾乎空白。此外，對于納米材料與重金屬吸附復合物的生物行為及效應尚不明確。本課題組的前期研究發(fā)現(xiàn)，片狀納米材料難以被細胞攝入。基于此，本課題提出科學假設:氫氧化鎂納米片難以通過內(nèi)吞作用被細胞攝入，因此利用氫氧化鎂納米片吸附六價鉻可以降低六價鉻的細胞攝入，從而降低鉻引起的細胞毒性。
　　 本課題通過化學沉淀法合成氫氧化鎂納米片，并用氫氧化鎂納米片吸附重鉻酸鹽，形成Mg(OH)2/Cr(Ⅵ)納米復合物。二

4、者均為粒徑約62nm，厚度8.5nm的納米片。且在細胞培養(yǎng)液中，納米材料以吸附蛋白的分散狀態(tài)存在。隨后以氫氧化鎂納米片吸附重金屬污染物Cr(Ⅵ)為模型，以HEK293和HepG2為研究對象，探究氫氧化鎂納米片是否會影響重金屬離子Cr(Ⅵ)對細胞的生物效應。主要從三個方面展開:第一，定量研究納米氫氧化鎂吸附Cr(Ⅵ)后，對Cr(Ⅵ)離子進入細胞能力的影響。該部分引入陰離子通道抑制劑，屏蔽納米材料上游離出的Cr(Ⅵ)離子的細胞攝入，從而更準

5、確地研究納米氫氧化鎂吸附鉻的復合物如何進入細胞。第二，對比研究吸附在氫氧化鎂納米片上的Cr(Ⅵ)與等量游離Cr(Ⅵ)離子對兩種高等生物細胞的表觀毒性。同樣引入離子通道抑制劑研究納米氫氧化鎂吸附鉻的復合物本身對細胞的毒性。第三，依據(jù)Cr(Ⅵ)離子的致毒機理，從氧化應激、細胞周期阻滯和細胞凋亡三個方面深入研究Mg(OH)2/Cr(Ⅵ)納米復合物造成細胞毒性的原因。實驗發(fā)現(xiàn)，Mg(OH)2/Cr(Ⅵ)納米片難以通過內(nèi)吞方式進入細胞，吸附在納米

6、氫氧化鎂上的Cr(Ⅵ)難以再通過擴散作用進入細胞。因此，被吸附后的Cr(Ⅵ)的細胞攝入量、相應的氧化應激及細胞毒性效應均明顯降低。Nano-Mg(OH)2/Cr(Ⅵ)復合物本身并不引起明顯的氧化應激和細胞毒性。
　　 本課題從細胞水平對納米材料的環(huán)境修復行為進行了安全性評價，證明氫氧化鎂納米片可以作為安全有效的吸附劑用于環(huán)境污染物治理。從理論上闡釋了片狀納米材料可以通過改變重金屬污染物的細胞攝入方式，達到降低其毒性的作用。片狀納