纳米TiO2、纳米CuO对青萍生长影响及其机理探讨

作     者：高嫄 

作者单位：山东理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋关玲

授予年度：2012年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：纳米金属氧化物 青萍 毒害效应 氧化胁迫 蛋白表达 

摘      要：随着纳米技术的快速发展,纳米金属氧化物被广泛应用于电子学、光学、化工陶瓷、生物、医药、环保等行业中,其在生产、合成和使用过程中不可避免的会进入到水体环境中。纳米材料毒理学的研究对于科学地评价纳米材料的潜在危害十分必要,目前该方面的研究主要集中在其对哺乳动物的毒害效应,而纳米材料对水生植物生长影响的文章相对较少。 本文研究两种主要的纳米金属氧化物(纳米TiO和纳米CuO)对青萍生长的影响,并从两种纳米金属氧化物对青萍几种抗氧化酶(SOD. POD. CAT)活性、脂质过氧化的影响及青萍细胞蛋白表达的影响几个方面探讨纳米金属氧化物对水生植物生长的影响及机理等问题。 研究结果表明纳米TiO在浓度小于200mg/L下促进青萍的生长,浓度高于该浓度下抑制青萍的生长;纳米CuO对青萍的生长具有显著的抑制作用。 两种纳米金属氧化物对青萍的抗氧化酶和脂质过氧化的研究结果表明,纳米Ti02和纳米CuO均可引起青萍活性氧含量的变化,进而导致超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)等抗氧化体系酶活性的应激变化。纳米Ti02在浓度大于200mg/L时,SOD酶活性下降,细胞清除活性氧能力降低,最终对青萍细胞造成过氧化损伤,导致脂质过氧化,丙二醛含量升高。纳米CuO浓度为50mg/L的情况下,青萍体内产生过量的活性氧,超出了细胞内抗氧化酶清除限度,导致脂质过氧化,丙二醛含量升高,最终对青萍细胞造成过氧化损伤。过氧化损伤可能是金属氧化物纳米颗粒对植物生长产生毒性效应的主要机制之一。 SDS-PAGE蛋白图谱直观反映了两种纳米金属氧化物均可引起青萍细胞蛋白表达发生变化,可诱导新蛋白的表达,影响原有蛋白的合成和降解。 大颗粒金属氧化物对比试验结果表明,纳米Ti02、纳米CuO对青萍的毒性效应显著高于相应浓度的大颗粒材料。对于可以释放铜离子的纳米CuO,与释放量相当于其2倍的Cu+的对比试验结果表明,纳米CuO对青萍的毒性效应远大于铜离子本身对青萍产生的毒害效应。