纳米颗粒与持久性有机污染物的复合毒性及其机理研究

This project chooses carbon nanotube, silver nanopartilces and silicon dioxide nanoparticles and polychlorinated biphenyls as experimental materials to study the joint toxicology of nanoparticles and persistent organic pollutants. The project is mainly including: 1.Study on the binding reaction between nanoparticles and persistent organic pollutants in the mixture system. Building methods for measuring the concentration of the mixture.2.Study on the biodistribution and histopathology of nanoparticles-persistent organic pollutants mixture. Research the distribution of the mixture in experimental animals, find out the target tissues, and observe the damage in target tissues. 3.The cellular uptake and cytotoxicity of nanoparticle-persistent organic pollutants mixture.Study on the mechanism of cellular uptake, observe the changes in cellular morphology,apoptosis and cell cycle regulation. Study the effect of nanomaterials on the estrogen activity of persistent organic pollutants. According to these toxicological studies, we want to find out the joint toxicological activity of nanoparticles and persistent organic pollutants.

本项目选取碳纳米管、纳米银以及纳米二氧化硅纳米颗粒和持久性有机污染物PCBs，研究纳米颗粒与持久新有机污染物的复合毒性效应。主要研究内容为：一、混合状态下纳米颗粒与持久性有机污染物的相互作用机制及复合物检测方法的建立。二、纳米颗粒/持久性有机污染物复合物在生物体内的蓄积和组织病理学作用。研究纳米颗粒和持久性有机污染物在体内蓄积作用方面的相互影响，研究复合物在实验动物体内的生物学分布，找出作用靶器官，并观察对靶器官的损伤作用。三、纳米颗粒/持久性有机污染物复合物的细胞摄入机制及细胞毒性。研究纳米颗粒与持久性有机污染物混合后，两者细胞摄入机制的改变，以及对细胞形态、存活率、细胞凋亡、细胞周期调控的影响。利用MVLN细胞模型检测纳米颗粒对持久性有机污染物内分泌干扰作用的影响。通过对体内毒性和细胞毒性研究，找出纳米颗粒和有机污染物在生物毒性方面的相互影响，揭示其复合毒性效应及其机制。

持久性有机污染物是最受关注的环境污染物之一，对环境和人群健康具有很大的危害。纳米材料是近年来备受关注的新兴材料，在环境治理领域具有巨大的应用价值。纳米材料对环境污染物的吸附和催化作用，可用来去除有机污染物，也可能由于复合毒性作用而存在潜在的风险。因此，研究纳米颗粒与有机污染物之间的复合毒性十分必要。项目选取碳纳米管等典型纳米材料和PCB153研究纳米颗粒与有机污染物的复合毒性效应，主要研究内容有：.一、建立并优化了混合状态下纳米颗粒与PCB153复合物检测方法，检测了纳米颗粒与有机污染物混合后物理化学性质的变化。.二、研究了纳米颗粒与PCB153复合物在小鼠体内的蓄积作用和组织病理学变化。找出了复合物在小鼠体内的靶器官，并对其进行了组织病理学分析，分析了血清中炎性因子的表达水平。数据显示，纳米颗粒与PCB153之间的复合毒性作用为相加作用，纳米颗粒可增强PCB153在体内的蓄积作用，而PCB153能够促进纳米颗粒在组织内的吸收。.三、研究了纳米颗粒-PCB153复合物的细胞摄入机制及细胞毒性。利用TEM和ICP-MS技术对金属纳米材料的细胞摄入进行定性和定量测定；开发了激光共聚焦与拉曼光谱方法，对非金属纳米材料在进行半定量分析；研究了石墨烯-PCB153复合物对细胞的影响，结果发现，石墨烯和PCB153的细胞毒性作用呈现相加作用，石墨烯具有促进细胞增殖的作用，探讨其机理，发现石墨烯通过活化EGFR,激活EGFR介导的MAPK/ERK及PI3K/AKT信号通路,导致细胞周期过程的加速，从而促进细胞的增殖。. 项目系统研究了纳米颗粒与有机污染物在细胞和动物体内水平上的复合毒性，使人们更加充分的了解环境介质中纳米颗粒可能带来的危害，为纳米材料在环境领域的规范化应用、合理处置以及危害防范提供依据，保障人群和环境的安全与健康。