纳米氧化锌对大肠杆菌的致毒机理及生物膜对其毒性的影响

论文摘要

随着纳米科技的迅速发展,纳米材料越来越多地应用到生产与生活中,进入环境中的量也日益增多,其对环境以及人体健康的潜在风险已经引起广泛关注。水体是纳米材料最终的富集地,纳米材料进入水体后,不仅会对水生生态系统造成影响,而且可通过食物链在水生生物体内富集并最终进入人体,对人类健康构成威胁。由于氧化锌纳米粒子的毒性机制仍存在争议,本文采用同源重组的方法构建了两株缺失株△oxyR、△luxS,对ZnO NPs的毒性机理进行了探讨。△oxyR突变株由于oxyR基因的缺失为氧化胁迫敏感株,同时由于缺少OxyR对flu基因的调节,过量表达外膜蛋白Antigen43从而促进生物膜的形成。△luxS突变株由于信号分子AI-2的合成基因的缺失而生物膜形成能力下降。结果表明,ZnO NPs在Luria-Bertani培养基中解离程度高,毒性作用与Zn2+的相似。而在超纯水中,ZnO NPs的解离程度较低,ZnO NPs与细胞氧化还原反应产生的活性氧簇导致了细胞抗氧化系统活性的增加,脂质过氧化,DNA受损,最终导致细胞死亡。细胞膜的脂质过氧化可以使更多Zn2+内化进入细胞内。细胞内低浓度Zn2+可能抑制细胞内一系列氧化还原反应(如Feton有保护作用；在高浓度的Zn2+环境下则会对细胞有损伤作用。生物膜对细胞抵御ZnO NPs毒性有重要的保护作用,生物膜形成量越多细胞对ZnO NPs的敏感性更低。尽管Zn2+会吸附到胞外物质上,然而胞外物质更多的发挥着保护屏障的作用,减少Zn2+进入细胞降低,从而其对细胞内物质的损伤。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料与纳米科技
• 1.2 纳米颗粒对细菌的毒性效应
• 1.3 纳米氧化锌对细菌的致毒机理
• 1.3.1 颗粒与细菌直接接触导致的物理损伤
• 1.3.2 纳米颗粒进入细胞内部
• 1.3.3 ROS的产生
• 1.3.4 金属离子毒性
• 1.4 研究意义及创新点
• 第二章 突变株的构建及其特性
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 突变株的构建及其特性
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 突变株的构建
• 2.2.2 突变株的生长及生物膜形成情况检测
• 2.2.3 胞外多聚物的傅里叶红外光谱分析
• 2.3 讨论与小结
• 第三章 纳米氧化锌对大肠杆菌的毒性
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 ZnO NPs悬液制备
• 3.1.3 ZnO NPs的理化性质
• 3.1.4 ZnO NPs对大肠杆菌的毒性作用
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 ZnO NPs的理化性质
• 3.2.2 ZnO NPs对大肠杆菌的毒性作用
• 3.3 讨论与小结
• 第四章 纳米氧化锌对大肠杆菌致毒机理
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 2+、H₂O₂与ZnO NPs对大肠杆菌的毒性影响比较'>4.1.2 Zn²⁺、H₂O₂与ZnO NPs对大肠杆菌的毒性影响比较
• 4.1.3 DCFH-DA法检测细胞内ROS生成量
• 4.1.4 ZnO NPs对大肠杆菌抗氧化系统的影响
• 4.1.5 ZnO NPs对大肠杆菌的DNA损伤
• 4.1.6 激光共聚焦检测大肠杆菌生物膜对ZnO NPs毒性的影响
• 2+的吸附与内化'>4.1.7 大肠杆菌对Zn²⁺的吸附与内化
• 4.2 结果与分析
• 2+、H₂O₂与ZnO NPs对大肠杆菌的毒性影响比较'>4.2.1 Zn²⁺、H₂O₂与ZnO NPs对大肠杆菌的毒性影响比较
• 4.2.2 ZnO NPs对胞内活性氧簇产生的影响
• 4.2.3 ZnO NPs对大肠杆菌生化指标的影响
• 4.2.4 ZnO NPs对大肠杆菌的DNA损伤
• 4.2.5 ZnO NPs大肠杆菌成熟生物膜的毒性影响
• 2+的吸附与内化'>4.2.6 大肠杆菌对Zn²⁺的吸附与内化
• 4.3 讨论与小结
• 全文总结
• 参考文献
• 附录
• 致谢