发光细菌用于纳米材料毒性检测及生物效应的研究

论文摘要

近年来纳米材料广泛应用于众多领域,它们的生物效应同样也引起了人们的关注。目前实验纳米材料对小鼠、鱼类、藻类及细胞等的生物效应研究涉及较多,而纳米材料对其它微生物的效应研究正处于起步阶段。本文选取发光细菌为受试生物,旨在建立毒性检测方法并对纳米材料的生物效应进行研究,其结果可以为纳米材料安全性评价提供一定的科学依据。本文主要取得的结论如下：（1）利用明亮发光杆菌T3 （Photobacterium phosphoreum T3）、明亮发光杆菌502（Photobacterium phosphoreum 502）、青海弧菌Q67 （Vibrio qinghaiensis Q67）建立了发光细菌发光抑制法检测纳米材料毒性的方法,分别检测了不同纳米材料的毒性,并分析比较了三种发光细菌在检测纳米材料毒性中的敏感性。结果表明纳米ZnO毒性较大,对明亮发光杆菌T3、502和青海弧菌Q67的15-min EC50值分别为0.80、0.38、0.70 mg/L；纳米TiO2、纳米SiO2的ECso值为分别为327、570 mg/L（T3）和280、657 mg/L（502）,而浓度为1000 mg/L的纳米TiO2和纳米SiO2悬浮液对青海弧菌Q67发光抑制效果不明显；通过对两种纳米Ag溶液（<5nm、20nm-30nm）进行急性毒性测试,结果表明15-minECso值分别为1.3 mg/L （502）、0.97 mg/L （502）,纳米Ag对发光细菌发光抑制效果较为明显。对比三种发光细菌对纳米材料及Zn2+的测试结果,明亮发光杆菌502表现出较好的敏感性,可考虑在纳米材料毒性分析检测中推广应用。（2）结合微孔板检测技术,以明亮发光杆菌502为受试生物,高通量检测了同种纳米材料不同粒径条件下的生物效应。纳米ZnO 15-min EC50值分别为：0.33 mg/L （30nm）、0.56 mg/L （50nm）、0.61 mg/L（100nm）、0.63 mg/L（500nm）;纳米CuO 15-minECso值分别为67.2 mg/L （50nm）、69.8 mg/L （100nm）;两种载银抗菌剂15-min EC50值分别为6.94 mg/L （VK-T09）、4.41 mg/L （VK-T08）。实验结果显示不同粒径的同种纳米材料所产生的生物效应不同,其粒径越小,对发光细菌的发光抑制作用越大。（3）采用平板菌落计数法测试了纳米材料对发光细菌菌落生长的抑制效应。结果表明,纳米Ag、纳米载银抗菌剂、纳米ZnO、纳米NiO在一定浓度范围内对发光细菌菌落生长具有明显的抑制作用,其毒性效应大小依次为：纳米Ag>纳米ZnO>纳米NiO>纳米TiO2>纳米SiO2。无色纳米Ag （<5nm）分散液对发光细菌菌落生长抑制效应小于棕色纳米Ag（20-30nm）分散液,磷酸锆载银抗菌剂对发光细菌菌落生长抑制大于纳米TiO2载银抗菌剂,其生长抑制效应结果与高通量检测法有较好的一致性。总之,发光细菌用于纳米材料毒性检测显示出快速、经济、有效的优势,尤其是高通量检测方法对纳米材料的生物效应研究具有深远的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料
• 1.1.1 纳米材料的概念及分类
• 1.1.2 纳米材料的特性及主要应用
• 1.2 纳米材料的生物效应
• 1.3 纳米材料的微生物效应
• 1.3.1 纳米材料的抑菌、杀菌功能
• 1.3.2 纳米材料对微生物的危害
• 1.3.3 纳米材料对微生物效应研究
• 1.4 课题研究的背景、意义及内容
• 1.4.1 课题研究的背景和意义
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 发光细菌抑制方法的建立
• 2.1 发光细菌简介
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果分析与讨论
• 2.3.1 发光细菌的生长发光特性
• 2.3.2 搅拌时间对发光抑制的影响
• 2.4 小结
• 第三章 纳米材料对发光细菌发光抑制效应的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验菌种与仪器
• 3.1.3 实验方法
• 3.1.4 数据处理及效应评价
• 3.2 结果分析与讨论
• 3.2.1 参考物质对发光细菌的毒性效应
• 3.2.2 纳米ZnO对发光细菌的毒性效应
• 2对发光细菌的毒性效应'>3.2.3 纳米TiO₂对发光细菌的毒性效应
• 2对发光细菌的毒性效应'>3.2.4 纳米SiO₂对发光细菌的毒性效应
• 3.2.5 毒性评价及发光细菌敏感性比较
• 3.2.6 纳米Ag分散液对明亮发光杆菌502的毒性效应
• 3.3 小结
• 第四章 发光细菌高通量检测纳米材料生物毒性的研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验菌种与仪器
• 4.1.3 实验方法
• 4.1.4 数据处理
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 高通量检测纳米ZnO对发光细菌的生物效应
• 2对发光细菌的生物效应'>4.2.2 高通量检测纳米TiO₂对发光细菌的生物效应
• 4.2.3 高通量检测纳米CuO对发光细菌的生物效应
• 4.2.4 高通量检测纳米载银抗菌剂对发光细菌的生物效应
• 4.2.5 毒性比较及安全性评价
• 4.3 小结
• 第五章 纳米材料对发光细菌生长抑制效应的研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 实验菌种与仪器
• 5.1.3 实验方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 新鲜菌液稀释度的确定
• 5.2.2 纳米ZnO对发光细菌生长抑制效应
• 5.2.3 纳米NiO对发光细菌生长抑制效应
• 2、纳米SiO₂对发光细菌生长抑制效应'>5.2.4 纳米TiO₂、纳米SiO₂对发光细菌生长抑制效应
• 5.2.5 纳米Ag分散液对发光细菌生长抑制效应
• 5.2.6 两种载银抗菌剂对发光细菌生长抑制效应
• 5.3 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢