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《大连理工大学》 2019年
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喹诺酮类抗生素和人工纳米材料对大型溞的光致毒性效应

罗天烈  
【摘要】:揭示污染物的生态毒理学效应,对于其生态风险评价具有重要意义。一些污染物吸收太阳光后,可能发生光敏化或光修饰作用,呈现对生物的毒性增强现象,即光致毒性效应。前人针对多环芳烃、取代蒽醌类化合物、部分有机农药的光致毒性开展了研究,发现生物体内光致生成单线态氧(1O2)是导致光致毒性效应的一种分子起始事件。抗生素和人工纳米材料是近年来备受关注的新型和潜在污染物,然而,对于这两类物质是否具有光致毒性以及光致毒性的机制,缺乏相关的研究。本论文以水生甲壳类动物大型溞(Daphnia magna)为模式生物,针对部分喹诺酮类抗生素、石墨烯及纳米金属氧化物的光致毒性开展了研究,取得如下结论:(1)揭示了洛美沙星对大型溞的急(慢)性光致毒性及效应机制。采用模拟太阳光或白色荧光光源照射实验,研究了洛美沙星对大型溞的存活、繁殖及生长影响;基于荧光探针等技术,测定了大型溞体内活性氧浓度、脂质过氧化及抗氧化酶活性的变化。相比于白色荧光光源,模拟太阳光照射可以增强洛美沙星对大型溞的急性毒性。在模拟太阳光照射下,洛美沙星诱导大型溞体内活性氧浓度升高、脂质发生过氧化、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性受到抑制。模拟太阳光中的紫外光(UV)辐射可延迟大型溞第一次怀卵时间、减少产仔累积数和抑制体长生长,而洛美沙星可以通过光屏蔽作用减轻UV辐射对大型溞繁殖和生长的有害影响。(2)发展了基于分子荧光探针及时间门控成像技术,测定了活体生物大型溞体内光致生成1O2的分布。以2,2,6,6-四甲基哌啶为探针,借助电子顺磁共振波谱仪证实了氨基化石墨烯和羧基化石墨烯能够在水相中光致生成1O2。采用稀土金属铕配合物探针ATTA-Eu3+[4'-(9-蒽基)-2,2':6',2"-联三吡啶-6,6"-二甲胺四乙酸-Eu3+]测定了洛美沙星、环丙沙星、氨基化石墨烯和羧基化石墨烯在水相中光致产生1O2的动力学,采用时间门控成像技术检测了大型溞体内光致生成1O2的量和分布。模拟太阳光照射1 h,大型溞体内光致生成1O2的浓度范围分别为:0.5~4.8 μM(洛美沙星)、0.7~4.0 μM(环丙沙星)、0.7~2.0 μM(羧基化石墨烯)、0.9~3.8 μM(氨基化石墨烯)。1O2的荧光信号主要集中在大型溞的肠道末端,在大型溞的肠道、胸肢和后腹部等部位中1O2信号的平均荧光强度随光照时间而增强。(3)采用ATTA-Eu3+探针,测定了纳米金属氧化物在水相中光致产生1O2;基于时间门控成像技术,检测了纳米金属氧化物在大型溞体内光致生成1O2的量和分布。相同颗粒数浓度下,纳米金属氧化物光致生成1O2的量从大到小顺序:nZnOnSm2O3nIn2O3nNiOnNd2O3nSnO2nSiO2nTiO2nPr6O11nAl2O3nCo3O4nCr2O3nGd2O3nFe2O3nCeO2nHo2O3;在大型溞体内检测出了nCeO2,nNd2O3,nPr6O11,nNiO,nSiO2,nSm2O3和nZnO光致生成1O2的信号,且产生的1O2主要集中于肠道部位。nZnO在大型溞体内光致生成1O2的浓度最高,光照1 h后产生的1O2的浓度范围为0.3~4.3 μM。nZnO光致生成的1O2主要集中在大型溞的肠道末端,且肠道、胸肢和后腹部爪等部位中1O2信号的平均荧光强度均随光照时间增强。综上,本研究揭示了洛美沙星对大型溞的急(慢)性光致毒性及其机制;采用ATTA-Eu3+探针结合时间门控荧光成像技术,测定了喹诺酮类抗生素、官能化石墨烯和纳米金属氧化物在活体生物大型溞体内光致生成1O2的量和分布。研究结果有助于评价喹诺酮类抗生素和人工纳米材料的生态风险。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:X171.5;TB383.1

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【参考文献】
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