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纳米氧化铜的应用及其生态毒性研究进展

厦门大学学报（自然科学版） 2024年第1期63卷 1-12,126页

作者：张永兴林默王蕾厦门大学公共卫生学院分子疫苗学和分子诊断学国家重点实验室福建厦门361102

[背景]纳米氧化铜(CuO-nanoparticles,CuO-NPs)是一种工程纳米材料,具有价廉易得、稳定性强、导电性高的特点,同时具有高比容量、高表面能和大比表面积,在电化学、光电、能源技术、催化和生物医学等领域展现出巨大的应用潜力.随着对CuO-... 详细信息

[背景]纳米氧化铜(CuO-nanoparticles,CuO-NPs)是一种工程纳米材料,具有价廉易得、稳定性强、导电性高的特点,同时具有高比容量、高表面能和大比表面积,在电化学、光电、能源技术、催化和生物医学等领域展现出巨大的应用潜力.随着对CuO-NPs研究的深入,特别是铜依赖毒性机制“铜死亡”的发现,其环境安全性和生物相容性问题备受关注.[进展]本文主要介绍近5年来CuO-NPs的应用进展及环境命运,并阐述其环境危害、健康危害以及毒性机制研究进展.在工业生产中,CuO-NPs主要在超导、催化、玻璃陶瓷染色和农药领域被广泛应用,在电极材料、光电元件、抗菌剂、生物传感和肿瘤治疗等方面也有广阔的应用前景.CuO-NPs对生态环境中植物、动物、微生物及人体健康有不同程度的危害作用,其毒性主要依赖于氧化还原电位、颗粒摄取、细胞内释放及铜离子溶出.最新发现的“铜死亡”机制为研究CuO-NPs的生物相容性提供了新视野.[展望]未来在CuO-NPs暴露条件下的表征、低浓度CuO-NPs作用下的长期和慢性影响、与实际环境相符的风险评估,以及不同毒性机制相互作用和稳态调节等方向开展深入研究,将有助于人们更充分了解CuO-NPs的生态毒性及相应机制.

关键词：纳米氧化铜生态毒性毒性机制

纳米氧化铜诱导小鼠肺泡巨噬细胞铜死亡的实验研究

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现代预防医学 2024年第11期51卷 2066-2071页

作者：张晓晶胡林霞卜迁孙东雷四川大学华西公共卫生学院/华西第四医院卫生毒理与病理学系分子毒理四川省教育厅重点实验室

目的探究纳米氧化铜诱导小鼠肺泡巨噬细胞铜死亡的毒性效应。方法利用MTT实验检测纳米氧化铜处理小鼠肺泡巨噬细胞（MH-S）存活率；透射电镜观察MH-S细胞形态；Western Blot检测铜死亡蛋白FDX1与DLAT的表达水平；转录组测序探究纳米... 详细信息

目的探究纳米氧化铜诱导小鼠肺泡巨噬细胞铜死亡的毒性效应。方法利用MTT实验检测纳米氧化铜处理小鼠肺泡巨噬细胞（MH-S）存活率；透射电镜观察MH-S细胞形态；Western Blot检测铜死亡蛋白FDX1与DLAT的表达水平；转录组测序探究纳米氧化铜诱导铜死亡过程中细胞基因表达变化与关键信号通路；单因素方差分析进行差异分析。结果 40 nm粒径的纳米氧化铜颗粒可以进入MH-S细胞内，引起MH-S细胞剂量-反应式的存活率下降（P纳米氧化铜具有激活IL-17炎症通路的作用，而施加TTM干预后抑制了IL-17信号通路。结论纳米氧化铜具有诱导小鼠MH-S细胞铜死亡的毒性效应，为纳米氧化铜的毒作用机制研究提供了新线索。

关键词：纳米氧化铜肺泡巨噬细胞铜死亡

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酸性蚀刻废液超临界水热制备纳米铜和氧化铜

上海交通大学学报 2024年

作者：刘慧王树众杨健乔王进龙李艳辉西安交通大学能源与动力工程学院

以酸性蚀刻废液为原料，采用超临界水热合成法制备出稳定性好的纳米铜和氧化铜粉体。考察了不同加碱量对纳米氧化铜粉制备效果的影响，进行了除杂效果的实验验证，得到了氧化铜形貌控制机理，并分析了腐蚀对产物纯度的影响。结果表明：... 详细信息

以酸性蚀刻废液为原料，采用超临界水热合成法制备出稳定性好的纳米铜和氧化铜粉体。考察了不同加碱量对纳米氧化铜粉制备效果的影响，进行了除杂效果的实验验证，得到了氧化铜形貌控制机理，并分析了腐蚀对产物纯度的影响。结果表明：以除杂后酸性蚀刻废液为前驱物在优化后参数下制备的纳米铜和纳米氧化铜，平均粒径分别为82 和52 nm，纯度分别为99.4%和99.2%。建立起酸性蚀刻废液预处理的工艺流程，开发出以酸性蚀刻废液为前驱物的高纯纳米铜和纳米氧化铜合成工艺。并以处理量480 L/h的中试规模连续式装置为基础核算了技术经济性。

关键词：蚀刻废液超临界水热合成纳米铜粉纳米氧化铜合成工艺

纳米氧化铜对斑马鱼的半致死浓度测定和毒性研究

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环境保护前沿 2024年第2期14卷 230-235页

作者：刘在平张松林罗娟花湖北万绿生态环境科技有限公司湖北荆门西北师范大学地理与环境科学学院甘肃兰州

通过纳米氧化铜溶液对斑马鱼的急性毒性实验计算出纳米氧化铜对斑马鱼的半致死浓度,为纳米氧化铜的水生生物毒性实验研究和安全使用提供参考资料。采用直线回归法得出浓度对数–死亡率的回归方程,由于96 h、120 h、144 h、168 h的回归... 详细信息

通过纳米氧化铜溶液对斑马鱼的急性毒性实验计算出纳米氧化铜对斑马鱼的半致死浓度,为纳米氧化铜的水生生物毒性实验研究和安全使用提供参考资料。采用直线回归法得出浓度对数–死亡率的回归方程,由于96 h、120 h、144 h、168 h的回归方程的R基本为0.95,可求得纳米氧化铜对斑马鱼的96 h-LC50、120 h-LC50、144 h-LC50、168 h-LC50和最大容许浓度(MPC)。经计算纳米氧化铜对斑马鱼的96 h-LC50是635.6194 mg∙L−1,MPC为6.3562 mg∙L−1;120 h-LC50是538.8838 mg∙L−1,MPC为5.3888 mg∙L−1;144 h-LC50是487.6510 mg∙L−1,MPC为4.8765 mg∙L−1;168 h-LC50是443.1020 mg∙L−1,MPC为4.4310 mg∙L−1。

关键词：纳米氧化铜斑马鱼半致死浓度毒性

纳米氧化铜对镉胁迫下小油菜生理生化和重金属累积的影响

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环境科学 2023年第9期44卷 5204-5213页

作者：王诗琪孙约兵黄青青徐应明董如茵孟庆尧农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191 东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030

为探究纳米氧化铜(CuO NPs)在镉(Cd)胁迫下对作物生长、生理特性和重金属吸收的影响,采用水培实验,以夏绿2号小油菜为供试植物,研究了CuO NPs(0、 10、 20和50 mg·L^(-1))和Cd(0、 1和5μmol·L^(-1))单一和复配处理下小油菜鲜重、光... 详细信息

为探究纳米氧化铜(CuO NPs)在镉(Cd)胁迫下对作物生长、生理特性和重金属吸收的影响,采用水培实验,以夏绿2号小油菜为供试植物,研究了CuO NPs(0、 10、 20和50 mg·L^(-1))和Cd(0、 1和5μmol·L^(-1))单一和复配处理下小油菜鲜重、光合色素、丙二醛含量(MDA)、抗氧化酶活性[过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽还原酶(GR)]以及Cu和Cd含量.结果表明,在单一CuO NPs处理下,小油菜鲜重以及CAT、 POD、 GR酶活性总体上受到抑制,叶绿素含量和SOD活性随浓度增加呈现出先增加后降低趋势,而小油菜叶部、根部MDA含量以及亚细胞中Cu含量随投加量增加而增加.1μmol·L^(-1)Cd处理下,添加CuO NPs促进了小油菜生长,鲜重较对照增加了8.70%~44.87%,当Cd浓度达到5μmol·L^(-1)时,低浓度CuO NPs(10 mg·L^(-1))处理表现为促进植物生长,高浓度(50 mg·L^(-1))处理则呈抑制效应.不同Cd处理下添加CuO NPs均提高了小油菜的光合色素和MDA含量,其中小油菜叶部MDA含量较对照增加了4.34%~36.27%,根部MDA含量增加了13.43%~131.04%. Cd浓度为1μmol·L^(-1)处理下施加CuO NPs后,小油菜叶部CAT和GR活性均下降,POD活性上升;当Cd浓度达到5μmol·L^(-1)时,CuO NPs提高了小油菜叶部POD活性,抑制了SOD和GR活性,CAT活性随浓度升高呈现先上升后下降的趋势.CuO NPs与Cd表现出拮抗作用,添加CuO NPs后,1μmol·L^(-1)Cd处理下小油菜叶部和根部Cd含量最大降幅分别为45.64%和33.39%, 5μmol·L^(-1)Cd处理下叶部和根部Cd含量最大降幅分别为18.25%和25.35%,小油菜亚细胞器中Cu和Cd质量分数下降,可溶性组分质量分数上升.综上所述,低浓度下CuO NPs可以促进Cd胁迫下植物生长,抑制植物对Cd吸收,但会增加植物氧化损伤.

关键词：纳米氧化铜镉胁迫小油菜生理生化吸收与累积

纳米氧化铜对藏鸡生产性能及肝脏c-Myc表达的影响研究

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2022年第3期50卷 17-23页

作者：常振宇董海龙张笑冰吴庆侠西藏农牧学院动物科学学院西藏林芝860000

【目的】探究不同用量纳米氧化铜(nano-CuO)对藏鸡生产性能及肝组织原癌基因(c-Myc)表达的影响。【方法】取14日龄藏鸡120羽,随机分为空白对照组和低、中、高不同剂量nano-CuO组,每组设置3个重复,空白对照组藏鸡饲喂基础日粮,nano-CuO... 详细信息

【目的】探究不同用量纳米氧化铜(nano-CuO)对藏鸡生产性能及肝组织原癌基因(c-Myc)表达的影响。【方法】取14日龄藏鸡120羽,随机分为空白对照组和低、中、高不同剂量nano-CuO组,每组设置3个重复,空白对照组藏鸡饲喂基础日粮,nano-CuO低、中、高剂量组藏鸡分别饲喂添加5,50和100 mg/kg nano-CuO的基础日粮,试验为期14 d。试验开始和结束时分别称量试鸡初始体质量和终末体质量,试验期间统计采食量,测算每组试鸡的平均日增质量、平均日采食量和饲料转化率等生产性能指标。28日龄时采集试鸡肝脏、肾脏样品,检测其金属硫蛋白(metallothionein,MT)含量,用HE染色法检测肾脏的病理学变化,用免疫组化法检测肝组织c-Myc蛋白表达水平,用RT-PCR法测定肝组织c-Myc mRNA表达水平的变化。【结果】与对照组相比,添加5~50 mg/kg的nano-CuO能显著提高藏鸡的体质量和平均日增质量(P0.05),4组藏鸡的平均日采食量和饲料转化率无显著差异(P>0.05)。随nano-CuO添加水平的增加,不同组织中的金属硫蛋白(MT)含量逐渐升高,且肾组织更容易受到nano-CuO添加水平的影响。5 mg/kg nano-CuO组试鸡肾小球结构清晰;50 mg/kg nano-CuO组肾小球毛细血管充血,周围可见少量血细胞;100 mg/kg nano-CuO组肾小球破裂、萎缩,肾小管可见上皮细胞脱落,淋巴细胞浸润。100 mg/kg nano-CuO组试鸡肝组织c-Myc蛋白表达水平高于5和50 mg/kg nano-CuO组,而其c-Myc mRNA表达水平较5和50 mg/kg nano-CuO组极显著升高(P<0.01)。【结论】100 mg/kg nano-CuO会对藏鸡的肝脏造成一定损害,饲料中的nano-CuO用量以5~50 mg/kg为宜。

关键词：纳米氧化铜藏鸡 c-Myc 金属硫蛋白

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纳米氧化铜的制备及光催化降解亚甲基蓝

有色金属(冶炼部分) 2022年第8期 107-112页

作者：李翔白云龙邹小平李在元吴艳东北大学冶金学院矿冶科技集团有限公司

近年来，印染废水造成环境污染的问题日益严重。为处理印染废水，以亚甲基蓝(MB)为目标降解物，采用化学沉淀法制备出了纤维状和球状两种形貌的纳米氧化铜，利用XRD和SEM对样品进行表征。当催化剂投加量0.1 g、初始pH=9、亚甲基蓝初始浓... 详细信息

近年来，印染废水造成环境污染的问题日益严重。为处理印染废水，以亚甲基蓝(MB)为目标降解物，采用化学沉淀法制备出了纤维状和球状两种形貌的纳米氧化铜，利用XRD和SEM对样品进行表征。当催化剂投加量0.1 g、初始pH=9、亚甲基蓝初始浓度5 mg/L、质量分数为30%的HO滴加量1 mL、紫外光下反应75 min时，亚甲基蓝溶液降解率最高，且催化剂循环使用3次后，亚甲基蓝的降解率仍在88%以上，具有优良的稳定性。纳米氧化铜的形貌相同时，晶粒尺寸越小，对亚甲基蓝催化降解效果越好。相同条件下，球状纳米氧化铜催化降解亚甲基蓝的能力强于纤维状纳米氧化铜。

关键词：印染废水纳米氧化铜亚甲基蓝光催化降解

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纳米氧化铜的神经毒性效应研究进展

环境与健康杂志 2023年第3期 273-277页

作者：杨林汇朱丽娜林本成刘焕亮袭革军事科学院军事医学研究院天津300050 上海海洋大学海洋科学与生态环境学院

纳米氧化铜(nanometer copper oxide)作为一种应用前景广泛的纳米材料,常被使用在光电制品、化工、生物医学领域。随着工业化的不断推进,纳米CuO对环境和生物的影响受到了越来越多的重视。本文综述了纳米CuO的不同物化性质及其应用,重... 详细信息

纳米氧化铜(nanometer copper oxide)作为一种应用前景广泛的纳米材料,常被使用在光电制品、化工、生物医学领域。随着工业化的不断推进,纳米CuO对环境和生物的影响受到了越来越多的重视。本文综述了纳米CuO的不同物化性质及其应用,重点阐述了纳米CuO的神经毒性,包括CuO的毒性机制、对神经系统功能的损害,并对纳米CuO暴露与阿尔兹海默症(AD)、帕金森病(PD)等神经退行性疾病之间的潜在关联进行了分析,以期将纳米CuO对神经系统可能造成的毒性进行系统性的总结,并对未来研究方向进行展望。

关键词：纳米氧化铜毒性机制神经系统神经退行性疾病

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纳米氧化铜的制备及其抗菌性能研究

纳米氧化铜的制备及其抗菌性能研究

作者：王昕瑜沈阳工业大学

学位级别：硕士

纳米CuO是具有窄带隙宽度的p型半导体材料,同传统的CuO粉体相比较,具有小尺寸效应和表面效应等独特性质。它作为无机抗菌剂的典型代表,具有广谱抗菌作用,得到了极大的关注。本文通过一种简单的溶液化学方法,通过选用不同种类的表面活性... 详细信息

纳米CuO是具有窄带隙宽度的p型半导体材料,同传统的CuO粉体相比较,具有小尺寸效应和表面效应等独特性质。它作为无机抗菌剂的典型代表,具有广谱抗菌作用,得到了极大的关注。本文通过一种简单的溶液化学方法,通过选用不同种类的表面活性剂,制备出尺寸小、分散性良好的CuO纳米粒子。以乙酸铜为前驱体,乙醇、正丁醇和正己醇作为反应介质,油酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基磺酸钠为表面活性剂,通过调控反应温度、醇-水比、前驱体与表面活性剂的摩尔比等,成功制备得到了小尺寸CuO纳米粒子。采用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对CuO纳米粒子的晶体结构、尺寸和形貌进行了系统的表征。结果表明在没有水加入反应体系时,不能生成CuO;当在反应体系中加入少量水时,可以得到平均粒径小于10 nm的CuO纳米粒子;XRD和HRTEM的结果表明以油酸钠为表面活性剂,乙醇为反应介质,可以得到球形的CuO纳米粒子,所得到的纳米CuO相比不加表面活性剂时尺寸更小,分散性更好。采用同样的反应条件,以十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基磺酸钠为表面活性剂,也可以制备得到小尺寸的CuO纳米粒子。使用浇注平板法,以大肠杆菌、金黄葡萄球菌为抗菌对象,对不同表面活性剂制备得到的CuO纳米粒子进行了抗菌性能研究。当CuO纳米粒子的粒径小于5 nm时,粒径较大的CuO纳米粒子具有较好的抗菌效果;CuO纳米粒子在低浓度下对金黄葡萄球菌具有较好的抑制作用;不同表面活性剂制备得到的CuO纳米粒子,其中以十二烷基硫酸钠表面修饰的CuO纳米粒子抗菌效果最好。通过分散聚合法制备得到了聚苯乙烯(PS)微球,采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对PS微球表面进行改性,使PS微球表面带正电荷;采用十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠为表面活性剂制备得到CuO纳米粒子。通过静电吸附的作用,成功将所得到的CuO纳米粒子负载到PS微球表面,制备得到功能化的PS杂化微球。使用浇注平板法,对杂化微球进行抗菌性能测试,发现杂化后的PS微球对大肠杆菌和金黄葡萄球菌均具有较好的抗菌效果。

关键词：纳米氧化铜溶液化学法表面活性剂 PS杂化微球抗菌性能