《富勒烯的環境生物轉化、體外代謝機理及毒性效應研究》是依託南開大學，由張承東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：富勒烯的環境生物轉化、體外代謝機理及毒性效應研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張承東
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
人工碳納米材料的大量生產和使用將不可避免地導致其進入環境，環境微生物對納米顆粒的轉化會顯著影響其在人體的代謝過程、改變其毒性效應，這方面的研究還基本處於空白。本研究以典型碳納米材料富勒烯為研究對象，1、探索它在環境中被酶、微生物或微生物產生的活性物質、光反應-微生物聯合作用生物轉化的可能性，表征轉化產物、轉化途徑及效率。2、研究C60及環境轉化產物在體外的可能代謝轉化機制，比較結構改變導致的代謝降解性差異，評價環境轉化過程對人體代謝的影響。3、研究生物轉化、代謝過程導致C60的細胞攝入、細胞毒性、基因毒性、對蛋白質表達的影響及機理。特別引入環境因素（光照、天然有機物、混合暴露）及生物分子（肺表面活性劑）對毒性效應的影響。研究重點在於轉化、代謝產物的定性定量分析及建立結構-毒性效應的構效關係。研究成果對於深入理解C60的生物轉化特性、科學評價其環境歸趨、健康效應、環境暴露等具有重要意義。
結題摘要
人工納米材料因其獨特、優越的性質在很多領域有廣泛的套用前景，產量的增加、使用的增多會導致其向環境釋放的潛勢增大，但目前我們對它們在環境中的歸趨、健康效應所知仍然非常有限。本研究針對人工納米材料的環境轉化過程及機制、轉化後毒性效應的改變及複雜環境條件對毒性效應的影響進行研究，共發表SCI及核心期刊文章10篇，其中SCI論文9篇，屬於I區的論文5篇；培養博士研究生1名，碩士研究生3名；受邀在國內、國際學術會議上做邀請、主旨報告介紹課題相關的研究。主要包括三個方面：1、人工納米材料的環境轉化。研究對象包括C60，碳管，石墨烯等多種常用人工納米顆粒。研究環境中的常見物質（如微生物、酶、還原性物質等）、普通環境過程（如光照、消毒過程、高級氧化過程等）對人工納米顆粒的結構、性能改變，以期真實模擬其在環境中可能發生的改變。如發現了光照/光氯化對富勒烯的氧化衍生化；木質素酶錳過氧化物酶可降解單壁碳管的管骼結構；辣根過氧化物酶可氧化還原氧化石墨烯；亞鐵離子及光照對氧化石墨烯的不同還原途徑等。2、環境轉化、代謝改變對毒性效應的影響。納米顆粒環境轉化後理化性質發生顯著改變，直接影響其生態健康效應。如我們發現光照過程可降低富勒烯的細胞毒性，但是光氯化過程顯著增加了它的細胞毒性，並闡釋了其中的機制；光還原的氧化石墨烯生成持久性穩定碳自由基，對細胞造成氧化損傷，但亞鐵離子還原的氧化石墨烯確因其結構特徵可作用抗氧化劑降低細胞毒性等。並對轉化產物對細胞攝入、細胞毒性、基因毒性、轉錄調控等影響的機制進行了深入研究。通過系統表征納米顆粒的物理化學結構改變，嘗試建立納米顆粒結構特徵與毒性效應之間的相關性。3、複雜環境條件對毒性效應的影響。在毒性評價中我們引入了複雜環境條件如天然有機質、共存污染物、金屬離子等對納米顆粒毒性效應的影響，使得毒性評價更具有真實的環境意義。該項研究旨在闡釋人工納米材料在環境中轉化及歸趨、潛在健康效應改變及機制，真實評價環境因素對毒性效應的影響，為人工納米材料的未來套用提供研究基礎。
