纳米科技的正负效应及社会应对初探课程论文

纳米科技的正负效应及社会应对初探课程论文理性认识纳米材料姓名： 学号：院系： 目录1.纳米材料的定义2.纳米材料促进科技发展，造福人类2.1 纳米纸巾2.2 纳米温度计3.双刃剑纳米金3.1 纳米金造福人类3.1.1 纳米金在工业催化方面的应用3.1.2 纳米金在生物医药中的作用3.1.3 纳米金探针在生物分析化学中的应用3.1.4 食品安全快速检测3.1.5 治疗基因疾病3.2 纳米金的“滥用”4.纳米材料的毒性初探究4.1 不同种类纳米零价铁的毒性比较研究4.1.1 纳米铁毒性实验简单介绍4.1.2 不同种类纳米铁的分散性比较4.1.3 实验现象4.2 纳米硒对昆明系小鼠的亚慢性毒性试验4.2.1 试验结果4.2.2 纳米硒对小鼠生产性能及死亡率的影响 5.理性认识纳米材料1.纳米材料的定义纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1 nm100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料，具有表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应等特性，其电学、磁学、光学、热学、力学、化学等性质相应地发生显著变化。纳米材料的研究历程大致分为三个阶段：第一阶段(1990 年以前)，主要在实验室探索制备各种材料的纳米颗粒粉体，合成块体，研究评估表征的方法，探索纳米材料的特殊性能。第二阶段(19901994 年)，主要研究如何利用纳米材料的物理、化学和力学性能设计纳米复合材料。第三阶段(1994 年至今)，主要是按人们的意愿设计、组装和创造新体系，即以纳米颗粒、纳米线和纳米管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。随着纳米技术的发展，市面上的纳米产品日益丰富，而这些纳米产品是否真的如同商家所说的那般神奇呢？我们又能否相信它们呢？纳米产品真的能够做到毫无缺点吗？2.纳米材料促进科技发展，造福人类2.1 纳米纸巾麻省理工学院研制出一种特殊的“纳米纸巾” 。这种纸巾有抗水吸油特性，可以有效地清除水中的油污和有机污染物；能够吸收其20 倍重量的油污，而且可以回收重复使用。这项发明，对清理近 10年来海洋中倾覆的 20 万吨油污，将大有帮助。这种纸巾是以交织成网的纳米电线构成的，把纳米电线做成细面条状的垫子，让许多细小的气孔，吸收液体功能良好，内层薄膜覆上防水材质，使纸巾完全防水，并有效地吸纳油质杂物。该纸巾除了应用在清理海洋污染等环保工作上，还可过滤和净化饮水。据报道，目前虽有在水中吸油的类似材料，但抗水力不强，在吸油的同时，也吸取水分，影响效果。纳米纸巾则完全抗水，放在水中一、两个月，质材仍是干的，但水中污染物则会被纸巾吸收。在吸油过程，废油会集中在纸巾内层薄膜中，在溶油、高温下，很容易被清除，纸巾薄膜和取出的油料都能够回收使用。此种纸巾的制造成本低廉，并可批量生产。2.2 纳米温度计目前，美国普林斯顿大学和加州大学伯克利分校共同开发成功一种能测量人体单个细胞温度的纳米温度计。该温度计用锡与硒的量子点制成，小到足以进人单个细胞。当温度变化时，这些量子点就会发射出不同颜色的光，通过专门的仪器对这些光进行“解码”就能发现细胞的温度变化。目前已证实细胞内部温度不像人体那样保持在 37，不同细胞个体的温度往往存在显著差异。弄清楚细胞的温度及其变化规律，与健康相关的情况。如果能找到控制温度变化的调节机制，有望能开发出预防和治疗疾病的新方法。3.双刃剑纳米金纳米金，是指直径为 1 nm-100 nm 的金的微小颗粒,具有良好的稳定性、量子效应、表面效应、宏观量子隧道效应、光学效应等，一般纳米粒子的特性以外，还具有良好的生物相容性。纳米金通常在水溶液中以胶体金的形态存在。胶体金的性质主要取决于金颗粒的直径及其表面特性。纳米金是研究较早的一种纳米材料，近年来纳米金的研究迅速发展并越来越受到重视。纳米金以其良好的稳定性、尺寸效应、表面效应、光学效应以及独特的生物亲和性，在工业催化、生物医药、生物分析化学、食品安全快速检测等领域具有广泛的应用。接下来为大家简单介绍纳米金在工业催化、生物医药、生物分析化学、食品安全快速检测、治疗基因疾病上的应用。3.1 纳米金造福人类3.1.1 纳米金在工业催化方面的应用纳米金粒子存在结晶面相互交叉的棱角，增大了表面晶格缺陷，提高了表面吸附性能和催化活性，可以在室温下吸附氧气、一氧化碳、甲醇、水等化合物如果用陶瓷刀将金纳米粒子切削成平滑的表面，可加速吸附苯、己烯、酮、醚等有机化合物纳米金超微粒子负载在 Fe O， 、Co O 、Ni O 中，70时就具有较高的催化氧化活性纳米金作为催化剂，主要催化五类反应：(1)CO 氧化反应在某些金负载催化剂上，CO 在低温下就可以被完全氧化成 CO2例如，5AuFe O3 催化剂在-76C 时对 CO 氧化反应就有催化活性，到 0时 CO 的转化率接近 100 此外，AuMg O、 AuTiO2、AuZn O、AuCo O 等，也是很好的 CO 低温氧化催化剂(2)与氮化物的反应金负载催化剂对 NOX的各种还原反应均具有良好的催化活性例如，用 Au 纳米粒子沸石分子筛或 Au 纳米粒子氧化铁和氧化镍的复合物作为催化剂，在较低温度下即具有催化活性，在常温下 CO 和 NO 很容易氧化成 CO：和 N：O，在 6O温度条件下，CO 和 NO 很容易氧化成 CO 和 N (3)乙炔氢氯化反应乙炔氢氯化反应是合成氯乙烯的重要反应，目前主要用活性炭负载氯化汞催化剂，不仅容易失活，而且毒性很大如使用金负载催化剂，不仅活性高，而且失活速率比其它催化剂慢，并且失活后可以再生金负载催化剂是目前公认的乙炔氢氯化反应的最佳催化剂(4)醇的选择性氧化研究表明，金负载的纳米粒子是醇的选择性氧化反应的高效催化剂例如，在相对温和的条件下，以氧气为氧化剂，负载在石墨上的金能将甘油 100选择性氧化为甘油酸盐(5)水光催化产生氢气例如，采用 Au 纳米粒子氧化钛作为光催化剂，水二醇或水醇溶液中，通过紫外光照射，Au 纳米粒子氧化钛光催化剂比 PtTiO：催化剂优良，提高了选择性，产率可达 70此外，金负载催化剂在低温下对水煤气转换反应具有很高的活性，负载型 Au 或 Au 与其他金属组成的双金属催化剂(如 AuPdSiO2 和 AuRhSiO2 等)对烯烃、炔烃和芳烃的加氢反应有明显的催化作用，等等。3.1.2 纳米金在生物医药中的作用纳米金粒子具有抗氧化作用、生物相容性好、密度高和光电特性好等优点纳米金团簇外形呈球形，表面曲率较高，其表面和配体结合的位点可分为平台位点、边缘位点和顶部位点，配体分子在金纳米粒子表面呈梯度密度分布，从而使得纳米金团簇表面配体分子的链呈散乱状态游离于溶液中纳米金团簇表面的边缘位点和顶部位点 4f 轨道的结合能相对较低，这些位点形成的 AuS 键的键能也相对较低，容易发生离解，这对 AuMMPCs 的稳定性和配体交换有很大影响AuMPCs 具有粒径小和生物相容性好的优点，用巯基或二硫化合物对 Au MPCs 表面进行修饰，形成具有生物活性的AuMMPCs，这些生物活性 AuMMPCs 同待转运物和细胞膜相互作用，通过静电吸附和内吞作用可将转运物传送至细胞和细胞核内靶向药物的传输和释放需要依靠 AuMPCs 的作用在药物分子中修饰巯基，将其结合到 AuMMPCs 表面，通过细胞内的谷胱甘肽的配体交换进行释放体内许多生物过程都需要在酶的催化下才能进行，要实现酶的调控就需要找到与之相结合的受体，酶的性质决定了这些受体必须具备溶于水、表面积大及易与酶结合的条件，AuMMPCs正好满足以上要求利用巯基容易同金结合的特点，用不同的巯基化合物或二硫化合物对 AuMPCs 表面进行化学修饰，可制备具有不同功能的 AuMMPCs，AuMMPCs 在生命科学领域有广阔的应用前景3.1.3 纳米金探针在生物分析化学中的应用1971 年 Faulk 和 Taylor 首次采用免疫金染色 IGS(immuno gold staining)将兔抗沙门氏菌抗血清与纳米金颗粒结合，用直接免疫细胞化学技术检测沙门氏菌的表面抗原，开创了纳米金免疫标记技术利用纳米金作探针进入生物组织内部可探测生物分子的生理功能，在分子水平上揭示生命过程近年来，金纳米粒子广泛用于生物分析化学，并取得了重要成果(1)DNA 识别与检测纳米金无规则分布时，其胶体溶液呈红色，当纳米金颗粒紧密连接在一个延伸的阵列中形成杂化网状物时，溶液由红色变为蓝色纳米金这一光学特性可用于 DNA 检测：先由 22个核苷酸聚合成寡核苷酸，作为被检测的靶 DNA 单链再在纳米金微粒上修饰 DNA 探针，在 DNA 探针的一端连接上巯基后可与纳米金颗粒结合这些 DNA 探针上的核苷酸序列分别与靶 DNA 两端互补配对，在金微粒上可连接多条寡核苷酸链，当纳米金探针按序列与靶DNA 连接后，有序地形成网状结构，纳米金颗粒将因此发生颜色变化纳米金颗粒上的每条探针链的 11 个核苷酸和一条互补的含 22个核苷酸的靶 DNA 的一半结合，另一个探针链和靶 DNA 的另一半结合这样一条靶 DNA 链与两个探针链相结合，多次重复后，形成一个由纳米金和双股核苷酸链连接的立体复杂网状物散布的红色纳米金颗粒由于近距离地固定在网中而变成蓝色因此预先设定探针序列，通过对纳米金颜色的观察能检测出相应的靶 DNATaylor 设计了一种更巧妙的纳米金光学探针，他将 DNA 的 3端修饰巯基，5端修饰荧光染料，利用巯基与纳米金之间的共价吸引力将 DNA 连接到纳米金上制成探针，同时 5端的荧光染料也由于化学键的作用连到纳米金颗粒上，造成荧光染料 100的荧光猝灭当该探针与其互补的靶序列杂交后，5的荧光染料会从纳米金颗粒上脱离，荧光信号恢复，从而可用于 DNA 检测(2)免疫分析纳米金标记技术(nanogold labelling techique)，实质上是蛋白质等高分子被吸附到纳米金颗粒表面的包被过程其机理是纳米金颗粒表面负电荷与蛋白质的正电荷基团吸附而牢固结合，吸附后不会使生物分子变性，由于金颗粒具有高电子密度的特性，金标蛋白结合处在显微镜下可见黑褐色颗粒，当这些标记物在相应的配体处大量聚集时，肉眼可见红色或粉红色斑点，可用于定性或半定量的快速免疫检测中由于球形的纳米金粒子对蛋白质有很强的吸附功能，可以与葡萄球菌 A 蛋白、免疫球蛋白、毒素、糖蛋白、酶、抗生素、激素、牛血清白蛋白等非共价结合，广泛用于基础研究和实验中例如：用于均相溶胶颗粒免疫测定技术、斑点免疫金银染色技术、免疫印迹技术、斑点金免疫渗滤测定技术以及免疫层析技术等(3)单细胞分析纳米金具有良好的稳定性、细胞穿透性以及易与生物大分子偶联等优点，适合于单细胞分析纳米金作为免疫标记物在电镜检测中广泛应用，用高电子密度的纳米金标记抗体能增强显色效果，在电子显微镜下能准确定位抗原在细胞内外的分布位置纳米金作为标记物用于原位细胞杂交实验来检测细胞中的基因或 DNA 序列，对于基础研究以及病理学研究非常重要尽管荧光和比色原位杂交测试已经被广泛使用，相比于其它细胞着色方法，纳米金检测为光镜观察提供了一种优良的黑色着色方法整合素是一类细胞黏连的受体，具有增加细胞与有益基质的黏连而促进细胞存活的能力Hussain 等将纳米金标记的缩氨酸配体与细胞一起孵育，使其进人细胞内，用原子力显微镜观察细胞内配体与血小板整合素b3 受体在细胞内的键合作用这种方法为研究正常病理过程中蛋白质 P 受体的相互作用奠定了基础3.1.4 食品安全快速检测目前，食品检测分析一般采用化学分析法(CA)、薄层层析法(TLC)、气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)等，但需要繁琐的前处理，样品损失大，操作要求高、仪器昂贵，不适合现场快速测定以纳米金为标记物的免疫分析法具有简单快速、灵敏度高、特异性强、样品量少等优点，适合现场检测，而且金免疫层析技术正在向定量、半定量检测和多元检测方向发展，具有良好的发展前景纳米金在食品安全快速检测中的应用主要有：(1)兽药残留检测兽药残留是指动物产品中所含兽药的母体化合物、代谢物以及与兽药有关的杂质的残留，主要指原药及其在动物体内的代谢产物，如抗生素、磺胺药、呋喃药、激素药和驱虫药等摄入含兽药的动物性食品，不但会对人体产生毒性作用，而且动物体内的耐药菌株可传播给人体，当人体发生疾病时，给疾病的治疗带来一定的影响纳米金技术可检测食品中的兽药残留例如，Verheijen 利用胶体金标记纯化的抗链霉素单克隆抗体，对链霉素的检测限为 160 ngmL，检测方便快速使用胶体金免疫层析试纸条，检测虾肉等组织试样中残留氯霉素，灵敏度可达到 lngmL，只需 5 min10 min，并且没有交叉反应(2)农药残留检测农药残留分析存在样品基质背景复杂、前处理过程繁琐、需要耗费较多的时间、被测成分浓度较低、分析仪器的定性能力受到限制、仪器检测灵敏度低等一系列问题，使用金标记的快速检测可以很好的解决以上问题国内的王朔分别使用纳米金免疫层析和纳米金渗滤法检测西维因的残留，整个检测过程只需 5 min，检测限分别为 100 gL 和 5O gL。国内的生物技术公司开发出了成熟的商品化产品，如克百威农残速测试纸条等(3)动物传染病检测动物传染病不但会影响动物养殖经济，也对人类健康构成威胁王晓杰等成功研究了斑点免疫金渗滤法和金标试纸法来检测虾白斑病毒，其中金标试纸法的检测限为 1 gmL，而使用银增强，可以达到 O01gmL赖清金等使用金标试纸条来检测猪瘟病毒，10 min15 min 就能检出结果，并可根据检测结果合理指导猪瘟免疫和建立适宜的免疫程序刘永德等将兔抗禽流感 H5、H9 亚型病毒抗体纯化后，分别与制备的胶体金研制成免疫金探针，用改良的渗滤法安全快速地检测被检材料中禽流感 H5、H9 亚型病毒，3 min可得到结果，检测灵敏度分别为 162gmL 和 125gmL(4)致病微生物检测目前，基于金标记的快速检测研究在致病微生物方面较多最早 Hasan 以免疫磁性分离技术为基础的免疫胶体金技术已成功用于01 群霍乱弧菌的检测洪帮兴等人研究了以硝酸纤维膜为载体纳米金显色的寡核苷酸芯片技术，对大肠埃希氏菌、沙门氏菌、志贺氏菌、霍乱弧菌、副溶血弧菌、变形杆菌、单核细胞增生李斯特菌、蜡样芽孢杆菌、肉毒梭菌和空肠弯曲菌等具有高灵敏度和特异性殷涌光等在使用集成化手持式 Spreeta TM SPR 传感器快速检测大肠杆菌时，引入胶体金复合抗体作为二次抗体，扩大了检测信号，延长了胶体金复合抗体与微生物的结合过程，检测精度由 106 CFUmL 提高到 101 CFUmL谢昭聪等应用胶体金免疫层析法检测水产品中霍乱弧菌的研究中，增菌液霍乱弧菌含量为 1 CFUmL，通过增菌 12 h 即可应用胶体金免疫层析法诊断试剂检出，常规方法检测水产品中霍乱弧菌所需时间长，增菌培养需 8 h16 h，分离培养需 14 h 一 20 h，初步报告需 30 h 以上李斯特菌按传统的分离培养和鉴定技术需要 12 周时间，采用免疫胶体金层析法只需10 min 就能得到检测结果，灵敏度达 875(5)真菌毒素的检测真菌毒素是由真菌产生的具有毒性的二级代谢产物，人类误食受污染的食品，就会中毒或诱发疾病运用免疫技术检测真菌毒素灵敏度高、特异性强，适于食物样品检测DJChiao 等使用金标免疫层析法在 10 min 之内即可检测 50 ngmL 的肉毒杆菌毒素 B，如果使用银增强则其检测限可以达到 50 pgmL，而且对 A、E 型肉毒杆菌毒素没有交叉反应赖卫华等研制的赭曲霉毒素 A 快速检测胶体金试纸条，检测限远远低于目前我国对赭曲霉毒素的限量要求孙秀兰研制的黄曲霉毒素 B 金标免疫试纸条，最低检测限达 25 ngm，能定性或半定量检测食品中的黄曲霉毒索 B 的含量3.1.5 治疗基因疾病过去一些年。在分子生物学上又有一个重大突破。生物学家发现，一些短 RNA 分子，在细胞里能够干扰基因的表达。比如一些花朵，虽然它有开红花的基因，在正常情况下应该开红花，但假如在其细胞里注入某种短 RNA，正常的基因表达就受到干扰，开出来的就不再是红花了。这项发现荣获 2006 年诺贝尔奖。很多疾病，包括让人闻风丧胆的艾滋病，都是我们 DNA 上一些外来基因(比如被病毒嵌入的基因)被当作了我们自己的基因得到表达导致的。既然短 RNA 可以干扰某些基因的表达，那何不用这些短RNA 来治病呢?的确，这个点子科学家早就想到了，他们正在开发RNA 药物。但是，这种药物目前遇到障碍，这些短 RNA 进入细胞后，还没有来得及发挥作用就被分解了。最近科学家发现，假如用纳米金颗粒做短 RNA 的载体，可以大大提高它们的存活率。在实验中，科学家先把短 RNA 捆绑在一个个纳米金颗粒上，这些颗粒直径大约 13 纳米，每一粒上捆绑 30 条短 RNA，然后里于细胞的培养液中。结果发现，不到 6 小时，99%的短 RNA 连同纳米金颗粒都被细胞吸收进了体内。过去，短 RNA 进入细胞内之后，不到几分钟就被分解了。而现在这些捆绑在纳米金颗粒上的短 RNA 竟然能存活几小时甚至几天。这就让它们有足够的时间发挥药物的作用。科学家猜测，这可能是因为数十条短 RNA 捆绑在一起，有利于它们营造有利生存的环境。这好比孤军作战容易被歼灭，但集团作战就能够打胜仗一样。纳米金粒子的举例告诉我们，当我们对某些物质自以为很了解的时候，它们“身形”一变，表现将令我们大吃一惊。3.2 纳米金的“滥用”高科技永远备受追捧，在如今的化妆品市场上，名称高深莫测的产品大行其道： 金镀、分子、基因 纳米，一个个科学气息十足的学术词加在了诸如面霜、保湿术、防晒霜等化妆品的名称前。在淘宝上,用“纳米金”做关键词搜索，得出的结果大都是眼霜面膜之类的化妆品。当然，高深的纳米加之高贵的黄金，两者结合成的“纳米金”似乎天生就是吸引人眼球的高科技概念，更何况它还号称能解决皱纹、松弛、晦暗、色斑、快水等多种肌肤问题，几乎是全能型的保养品。但事实上， “纳米金”根本就不应该出现在化妆品领域：纳米是长度单位，相当于一米的十亿分之一，所谓纳米金，其实是直径为纳米级别的金颗粒，常用作免疫学检测的标记物或是生物探针。和大多数化学物质一样，纳米金不是天然的，需要人工制备。一般常用氯金酸来合成。而氯金酸车身就是纯金与王水反应而成的产物。没错，王水，腐蚀性超一流的强酸，无坚不摧，摧枯拉朽，见金溶金，可媲美鹿鼎记中的化尸粉。而氯金酸继承了王水的腐蚀能力，所以说，用原料是强腐蚀剂的纳米金来美白保养皮肤，很不令人信服。制备好的纳米金是有着红葡萄酒一样漂亮颜色的液体，但这仅仅是外表。中科院研究人员在权威学术期刊美国化学会志上撰文指出，小尺寸的纳米金能穿透皮肤并进人细胞，诱发释放血液中的一氧化氮，进而产生氧化应激，并伴有致病风险。而“氧化应激”历来就被视作是衰老的原因。希望所有含“纳米金”的化妆品只是商家的宣传噱头。倘若真正含有，那岂不成了衰老的加速剂。4.纳米材料的毒性初探究4.1 不同种类纳米零价铁的毒性比较研究随着纳米技术的广泛应用，纳米材料不可避免地会进入到空气、土壤、水体等环境中，评估其环境效应和潜在的风险是当前环境地球化学工作者十分关注的问题。尽管铁是一种在自然界中分布广泛并且没有毒性的物质，但是当其粒径达到纳米级别时，由于尺寸效应，不可避免地会引起其物理化学性质的变化，并且很可能对生物体产生毒性作用。对纳米铁进行相关的毒性效应研究。目前对纳米铁的部分毒性研究表明，nZVI（裸露纳米铁）对水生生物、细菌及哺乳动物是有毒的，科学家通过检测抗氧化剂酶活性和脂质过氧化反应得出，nZVI 干扰了胚胎和成鱼抗氧化体系。此外，科学家还发现，nZVI 在无氧条件下对大肠杆菌有强力的杀菌性。其他研究中发现，nZVI 使小鼠血清 LDH(乳酸脱氢酶)及其同工酶活力降低，对小鼠的肝脏和肺有一定的损伤。接下来，让我来介绍由中国地质大学地球科学与资源学院所进行的一次研究来探讨纳米铁的毒性。他们选择了裸露纳米铁、包覆型纳米铁及负载型纳米铁 3 种材料作为研究对象，通过大肠杆菌对其耐受性实验对比 3 种材料的毒性。实验中纳米铁材料由 Et 本 Toda Kogyo 公司提供，平均粒径为50 nm，使用酸溶解测氢气法测得其中的零价铁含量为 40 50 。负载型纳米零价铁和包覆型纳米零价铁是通过液相还原法制备的，使用的试剂均为国药集团药业股份有限公司分析纯级。4.1.1 纳米铁毒性实验简单介绍毒性实验时，将含不同种类纳米铁的碳酸氢钠储备溶液(20 gL)超声清洗 2 min(SB500 DTY)后，取一定量的纳米铁溶液分别加至大肠杆菌溶液中，制成 20 mL 细菌纳米铁相互作用体系，细菌初始浓度为 210 310 CFU，纳米铁初始浓度为 05 gL 或 10 gL。然后在 37 、180rmin 条件下进行振荡培养，在 0、1、2、4 h 时取样并用平板计数法进行细菌计数。细菌存活率用 NN 0()表示，N 和 N0分别是细菌存活数目和初始细菌数目。4.1.2 不同种类纳米铁的分散性比较3种纳米铁材料的分散性由好到差依次为负载型纳米铁、包覆型纳米铁、裸露纳米铁(图)。裸露纳米铁在碳酸氢钠溶液中呈明显的团聚状态，分散性很差，这是由粒子之间的强磁性引起的；包覆型纳米铁表面包覆的胶状物质提高了纳米铁的稳定性，使比在碳酸氢钠溶液中有一定量的溶解，但还是有团聚现象，分散不均匀；负载型纳米铁使用具有层状结构的膨润土提高了其分散性，在碳酸氢钠溶液中分散极为均匀，已看不到明显的团聚现象。这是由于包覆材料 CMC 和负载材料膨润土都为负电性，纳米铁也为负电性，二者之间的静电稳定作用使得纳米铁在溶液中团聚和沉淀的速率减缓。因此保持了稳定的分散状态，这与材料的结构、济于水后的状态等性质有关。4.1.3 实验现象图中所示（a） （b） （c）分别为不同浓度（0.5g/L、1.0g/L,物质总浓度）的裸露纳米铁 nZVI、包覆型纳米铁 CMC-nZVI、负载型纳米铁 B-nZVI,对大肠杆菌 E.coli 的存活率关系图。横坐标为时间，纵坐标为大肠杆菌存活率。（a）图可见，裸露纳米铁对大肠杆菌的毒性很明显，裸露纳米铁浓度越高毒性越大。1 小时后，控制组实验的大肠杆菌存活率下降到 80%，0.5 g/L 的裸露纳米铁的存活率下降到 40%，1.0 g/L 的裸露纳米铁存活率下降至不到 20%；2 小时左右时，控制组实验的存活率为 66.8% ，1.0 g/L 的裸露纳米铁使大肠杆菌全部死亡，4 小时后，0.5 g/L 的裸露纳米铁也使大肠杆菌全部死亡，此时控制组仍有 40%存活。（b）图所示包覆型纳米铁对大肠杆菌的致毒性影响折线图，其影响与裸露纳米铁作用类似，但是毒性明显减小。1 小时后，存活率在 50%以上，4 小时后，仍有一定存活率。 （c）图所示为负载型纳米铁对大肠杆菌的影响图。与裸露纳米铁、包覆型纳米铁相比，负载型纳米铁毒性更小。由此可知，3 种纳米铁材料都对大肠杆菌呈现出一定的毒性。毒性大小与浓度有直接关系，即纳米铁的含量与毒性大小呈正相关，这可能是增加了与细菌接触的机率引起的。负载型纳米铁的毒性最小，其次是包覆型纳米铁，毒性最大的是裸露纳米铁，这表明纳米铁表面的改性材料可以减缓毒性效应，且减缓的程度与改性材料的性质相关。通过对裸露纳米铁的表面进行改性，使其分散稳定性增强，有利于广泛应用，同时也明显降低了纳米铁材料的毒性，主要归因于材料改性后的静电空间位阻效应，这对于实际应用来说是十分有利的。由于自然界中的影响因素众多，与实验环境还存在很大差异，纳米铁在自然界中的地球化学行为和环境毒性效应，特别是除了代表性的大肠杆菌以外的多种微生物体的毒性表现，还有待更加系统深入的实地验证。4.2 纳米硒对昆明系小鼠的亚慢性毒性试验硒作为一种微量元素，对机体具有双重性，在一定范围内具有营养作用，超过一定范围，就会产生毒性作用。因此，正确评价硒的毒性对安全的使用硒源有至关重要的作用。在纳米硒对昆明系小鼠的急性毒性试验和蓄积性试验中得出，纳米硒 LD50为 30394 mgkg 体重(2767539166 mgkg 体重 )，在成年昆明系小鼠体内的蓄积系数 K5。本试验基于纳米硒急性毒性试验、蓄积性试验的研究基础上，通过 6O d 饲养试验，进一步研究日粮中纳米硒的慢性毒性。4.2.1 试验结果纳米硒对小鼠生产性能的影响(日粮中添加不同水平的纳米硒对小鼠采食量及体重变化趋势见图 1、2 和图 3)。试验 I 期，各处理组小鼠的采食量及体重均在饲喂 l 周后呈现下降的趋势，不同硒水平、性别及硒水平与性别的互作效应对生产性能的影响均不显著(P005)。试验期，第 3 组(硒添加水平为 65mgkg 体重)小鼠的体重及采食量在最后 1 周出现下降，其他各处理组均表现为缓慢上升的趋势，硒的不同添加水平对采食量的影响在第 2、3、4 周影响显著(P005)。试验 I 期，处理 3 组的 GSHPx 酶活力显著高于第 1、4 组。试验期，第 1 组的 GSHPx 酶活力达到最高，显著高于第 2、4 组(P005)。总的来说，本次试验用昆明系种小鼠作为试验动物进行 60 日饲养试验以评价粒度为 100nm 纳米硒的亚慢性毒性。144 只体重1718g 昆明系