电化学方法研究石墨烯和磷酸三苯酯(TPP)与模拟生物膜间的相互作用

在自然环境中,污染物大多以混合物形式存在,进入生物体后通常会产生联合毒理效应.石墨烯纳米材料具有优良的吸附性能,容易与其他污染物发生相互作用,进而影响污染物的环境行为.磷酸三苯酯(triphenyl phosphate,TPP)分子中含有多个苯环,容易与石墨烯发生相互作用.本文采用电化学方法,研究了石墨烯和TPP与模拟生物膜间的相互作用.结果表明,石墨烯和TPP均可导致磷脂双层膜修饰的金电极的阻抗降低,说明两者均能影响细胞膜的通透性,破坏模拟生物膜的完整性,推测石墨烯和TPP同时存在时可能表现出一定的协同作用,增大对模拟生物膜的破坏程度.透过细胞膜进入细胞的污染物有可能与细胞内的DNA或蛋白质等大分子发生作用,该研究结果可为评价该类污染物的生态风险性提供理论依据.     

砷暴露与雄(男)性生殖功能

砷是地球上广泛分布的一种有毒类金属元素,氧化胁迫是其主要毒性.目前,砷也被证明具有内分泌干扰作用.本文简要综述了环境砷的人群暴露和代谢情况,总结了砷影响男性精子质量和不育症的流行病学证据,结合动物模型的研究结论,探讨了砷通过氧化胁迫途径干扰激素合成和代谢,进一步引发雄(男)性生殖毒性的机制.     

石墨烯表面官能团种类多样性对诱导大型溞氧化应激的影响

石墨烯纳米材料进入到环境后,可能通过一系列转化形成表面官能化衍生物.因此,研究表面修饰的石墨烯纳米材料对水生生物造成的毒性效应对于评价其生态风险具有重要意义.本研究考察了石墨烯(u-G)、羧基化石墨烯(G-COOH)、氨基化石墨烯(G-NH_2)、羟基化石墨烯(G-OH)及巯基化石墨烯(G-SH)对大型溞(Daphnia magna)体内活性氧物种(ROS)、抗氧化酶、抗氧化剂及脂质过氧化水平的影响,评价了其诱导大型溞氧化应激的程度.结果表明:相同暴露条件下(24h,2mg/L),u-G,G-COOH和G-OH诱导大型溞体内丙二醛含量显著升高,且u-G诱导产生的丙二醛含量显著高于G-COOH和G-OH,表明u-G造成大型溞氧化损伤的程度高于G-COOH和G-OH.此外,这3种材料也导致大型溞体内ROS升高和谷胱甘肽(GSH)含量显著变化,其中u-G和G-OH还诱导超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性显著降低.在24h暴露期间内,G-SH在不影响大型溞体内ROS水平的情况下,诱导SOD和CAT活性降低,可能是由于G-SH破坏了这些抗氧化酶的结构.G-NH_2暴露没有影响大型溞体内的氧化应激标志物.综上,石墨烯及其表面官能化衍生物对大型溞造成氧化应激的能力:u-GG-COOH≈G-OHG-SHG-NH_2.     

甜菜碱对PSⅡ放氧中心结构的选择性保护

植物光系统Ⅱ( PS Ⅱ)放氧中心复合体主要包括跨类囊体膜的D1,D2多肽和暴露于水相的分子量分别为18,23,33ku的3个外周蛋白.高浓度盐等多种处理方法,都可使外周蛋白部分或全部脱落,进而影响水氧化放氧的关键机构——锰分子簇的正常运转.最近报道的三氯乙酸盐处理放氧中心复合体是一种使与放氧有关的外周蛋白依次脱落的新方法,其作用特点与分子的疏水性有明显的相关性.由于外周蛋白暴露于水相之中,容易遭受水分胁迫的影响,因而PSⅡ膜颗粒可成为植物水分胁迫研究的一个理想模型. 甜菜碱是一种较普遍存在于细菌及动植物中的渗透调节物质,在高盐条件下的组织中尤为常见.90年代以来,一些实验证明,甜菜碱可以保护PSⅡ颗粒,防止高浓度盐造成的外周蛋白脱落;研究还表明,甜菜碱可以稳定Mn簇的空间结构,维持在高盐环境中 PSⅡ颗粒的放氧活性.而高浓度甜菜碱本身不影响PSⅡ颗粒的放氧功能.本实验通过用NaCl、三氯乙酸钠(TCA)处理PSⅡ膜颗粒,比较两种处理时,甜菜碱稳定外周蛋白的作用有何异同,进一步研究甜菜碱稳定作用的本质.     

氧化石墨烯和双酚A对斑马鱼早期发育氧化损伤的联合效应

探讨了氧化石墨烯(graphene oxide, GO)和双酚A(bisphenol A, BPA)复合暴露对斑马鱼机体氧化损伤的联合毒性效应.将斑马鱼胚胎分别暴露于BPA(0, 50, 500μg/L), GO(0, 0.1, 1 mg/L), BPA+GO(50μg/L+0.1 mg/L,500μg/L+0.1 mg/L和50μg/L+1 mg/L, 500μg/L+1 mg/L)溶液7 d后,测定超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、丙二醛(malondialdehyde, MDA)、谷胱甘肽(glutathione, GSH)、过氧化氢酶(catalase, CAT)及活性氧(reactive oxygen species, ROS)等氧化应激相关指标.结果表明, BPA单独暴露时对斑马鱼胚胎产生较强的氧化损伤效应,而GO能缓解由此产生的各种氧化损伤指标. Bliss独立模型计算判断复合暴露组中GO和BPA具有拮抗效应,表明本实验条件下GO可以降低BPA对斑马鱼胚胎的氧化损伤毒性.     

食物中Ni~(2 )胁迫对斜纹夜蛾幼虫中肠细胞解毒酶的影响

食物中的Ni2 可在斜纹夜蛾Spodoptera litura Fabricius幼虫中肠细胞中积累,并能诱导中肠细胞中解毒蛋白金属硫蛋白(metallothionein,MT)的表达.本文研究了食物中不同剂量Ni2 对S.litura5龄和6龄幼虫中肠细胞解毒酶羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)和谷胱甘肽转移酶(glutathione S-transferase,GST)活性的影响.结果表明,S.litura幼虫连续3代取食含不同剂量Ni2 的食物后,5龄幼虫中肠细胞内的CarE活性均在低剂量Ni2 (≤5mg/kg)胁迫下低于对照,在高剂量Ni2 (≥10mg/kg)胁迫下高于对照.第1代6龄幼虫中肠细胞内的CarE活性也表现为低剂量Ni2 胁迫抑制而高剂量Ni2 胁迫增加的趋势,但第2和第3代6龄幼虫中肠细胞内的CarE活性均低于对照.连续3代受不同剂量Ni2 胁迫的5龄和6龄幼虫中肠细胞的GST活性均高于对照,并随饲料中Ni2 剂量(1～20mg/kg)的增加而增加。     

μ-氧代双锰(Ⅲ)卟啉的合成及光谱特征

μ-氧代双核金属卟啉是一类具有生物活性的化合物,它们能模拟细胞色素p-450在温和条件下催化亚碘酰苯对惰性碳氢键的单充氧化反应,因而对它们的研究是非常有意义的。稳定的μ-氧代双铁(III)卟啉和μ-氧代双铬(III)卟啉已被合成,人们一直期望能获得具有类似结构的μ-氧代双锰(III)卟啉。Groves等人在-50℃由TPPMn~(III)Cl与PhlO反应得到了高价双锰卟啉化合物[C1Mn~(IV)TPP(OIPh)]_2O,这类高价双锰卟啉在室温下不稳定,迅速分解为单锰(III)卟啉。关于稳定的μ-氧代双锰(III)卟啉,至今还未见文献报道。     

“我愿意一辈子献身海洋事业”——访上海海洋大学杨金龙教授

<正>约杨金龙(见图)做启明星采访缘于前几周一次2010级启明星的聚会交流活动,那次交流活动安排在地处上海浦东临港的上海海洋大学和上海海事大学,活动组织者之一的上海海洋大学杨金龙教授为交流活动付出的努力得到大家的认可。那次活动的主要内容是与会启明星介绍各自工作近况,杨金龙介绍的他们正在做的对海洋贝类——贻贝附着机理上作的探究工作引起了我很大兴趣,于是就约他做启明星人物专访。我很庆幸正是这次采访     

砷暴露与雄(男)性生殖功能简

砷是地球上广泛分布的一种有毒类金属元素,氧化胁迫是其主要毒性. 目前,砷也被证明具有内分泌干扰作用. 本文简要综述了环境砷的人群暴露和代谢情况,总结了砷影响男性精子质量和不育症的流行病学证据,结合动物模型的研究结论,探讨了砷通过氧化胁迫途径干扰激素合成和代谢,进一步引发雄（男）性生殖毒性的机制.     

Ru(0001)表面石墨烯的外延生长及其担载纳米金属催化剂的研究

采用室温下吸附乙烯结合高温退火的方法在Ru(0001)表面上制备了单层石墨烯结构. 利用扫描隧道显微镜(STM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)研究了石墨烯的生长过程以及石墨烯的表面形貌和结构. 以单层石墨烯为模板, 制备了尺寸和空间分布比较均一的Pt纳米团簇.     

蜗牛Achatina fulica壳体δ~(18)O环境指示意义的实验

陆生蜗牛化石氧同位素组成能够记录古降水和古温度信息,但古环境因子影响蜗牛壳体氧同位素组成的机理仍不明确,因此越来越多的研究侧重于对现代蜗牛壳体的环境效应进行探讨,而野外采样研究很难分离出单独环境因素的贡献,研究基于控制变量法的原理设计了两套实验方案,以Achatina fulica蜗牛为实验对象进行实验室培养,结果表明:(1)在相同的温湿度下,不同来源的环境水所饲养的结果均有一定的差异,并且得到分馏值与环境水δ18O值的相关性方程分别为:y=-0.4571x+1.4749,R2=0.9794(生菜叶组),y=-0.2179x+4.1566,R2=0.6821(玉米粉组);(2)在环境水来源单一、温度区间较小的情况下,温度与壳体氧同位素关系的经验方程为103lnα(Aragonite-H.2439×106T-2+48.033(R2=0.5666),这与无机碳酸盐分2O)=-1馏的相关实验结果趋势相反.实验结果表明,温度恒定的条件下,环境水是影响蜗牛壳体氧同位素组成的主导因素;在温度区间较小的条件下,温度对壳体氧同位素分馏的影响并不明显;研究结果还说明外加碳酸盐对壳体文石氧同位素组成几乎没有影响,但食物中所含的水分对蜗牛壳体δ18O值产生了不可忽视的影响.     

潮滩动力过程影响下扩散边界层和沉积物-水界面扩散通量的变化

扩散边界层(DBL)控制了沉积物和上覆水间物质的交换,在潮流底边界层(BBL)的动力过程影响下,海洋DBL的厚度变化很大,溶解物质的扩散通量也有很大变化.因此探究影响DBL厚度和扩散通量变化的动力机制是准确估算扩散通量的关键前提,对近海水体营养盐补充和环境二次污染等问题的准确估计有重要意义.利用微尺度剖面仪和高频流速仪等对BBL的动力结构和DBL进行了联合观测.运用线性分布、剖面拐点和浓度方差法较准确地判识了DBL厚度.分别从水体和沉积物一侧计算了扩散通量,两者相差不超过6%.使用PROFILE模式对溶解氧剖面进行了精确模拟,获得了分层的单位体积耗氧速率.结果显示DBL厚度(0.10~0.35mm)和扩散通量(15.4~53.6mmolm2d1)在一个潮周期内均变化了3.5倍.通过进一步分析动力强迫对DBL厚度和扩散通量的影响,发现在平均流速控制DBL厚度占优的潮滩系统中,DBL厚度δDBL和平均流速大小U成反比,通过拟合得到了两者的关系式δDBL=1686.1DU1+0.1(其中D为分子扩散系数).扩散通量的变化分阶段受到了沉积物上覆海水和湍流混合强度变化的影响.在主要受湍流混合影响的阶段,扩散通量和湍动能耗散率、摩擦速度和湍动能的变化都有一定的正相关关系.     

青岛近岸沉积物中持久性有机污染物多氯萘和多溴联苯醚

对同一样品经索氏抽提、多级复合硅胶层析柱、渗透凝胶层析柱、氧化铝层析柱分离, 利用低分辨率气相色谱-质谱方法对青岛近岸5个表层沉积物和1个贝类样品中的31种多氯萘(PCNs)和21种多溴联苯醚(PBDEs)异构体的含量分布特征、毒性当量浓度及来源进行了研究. 总PCNs和PBDEs最高含量出现在河口处. 总PCNs含量范围为212~1209 pg/g (dw), 以3氯代PCNs为主. 总PBDEs含量范围为117~5510 pg/g (dw). 主要以6-氯以下(含6-氯)为主. 局部来源的PCNs来自垃圾焚烧、燃煤等高温过程. PBDEs则主要来自分子扩散. 除了在河口处受到城市污水污泥的影响之外, 大气沉降是青岛近海PCNs与PBDEs的重要来源. 青岛近岸贻贝中PCNs和PBDEs都相对于沉积物有富集作用. PCNs的总毒性当量浓度均低于PCBs总毒性当量浓度.     

中心质子化对Keggin型ɑ-[H_xW_(12)O_(40)]~(8-x)-(x=1～4)结构性能影响的DFT研究:笼内约束氢键的电子结构(I)

在前期理论研究的基础上,进一步采用密度泛函理论(DFT)中的O3LYP方法,研究了具有不同数目的中心质子对?-[HxW12O40](8?x)?(x=1~4)的几何结构和电子结构的影响.在LanL2DZ基组水平下,优化得到了各物种的稳定构型,并对优化好的构型作了NBO计算分析.研究发现,Keggin金属氧笼内质子的进入,对标题化合物的中心结构产生了较大影响,这些中心质子不仅被Keggin的金属氧笼"包合",而且与Keggin的4个中心氧之间构成了不同类型的四面体结构,同时还形成了强弱和取向不同的"笼内氢键",这些氢键受到Keggin金属氧笼(直径约7?)的"束缚"而成为"笼内约束氢键".基于键价(BV)模型,对这些特殊的分子内氢键进行了系统分析,首次提出了?-[HxW12O40](8?x)?的中心质子数具有"饱和性",并推测了标题化合物金属氧笼内质子的饱和度为6.这就从理论上科学回答了该类化合物金属氧笼中心到底能够容纳多少质子的困惑问题.     

石墨烯模板法制备超薄二氧化硅纳米片

石墨烯是一种具有二维纳米结构的材料,也是制备二维材料理想的模板.本文报道了一种以氧化石墨烯为模板制备二氧化硅纳米片的方法,利用原位自由基聚合将含硅聚合物聚(3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)接枝到氧化石墨烯片上,经过氨水交联、冻干和700℃下热处理,获得二氧化硅纳米片.     

气候变化耦合海洋污染的生态毒理学研究进展

工业化以来,海洋污染已成为全球性环境问题;CO_2浓度持续增加下,气候变化也给海洋环境带来了显著改变.目前,大量的研究集中在气候变化或者环境污染各自单独对海洋生物及生态系统的影响,并已取得一些广泛认可的结论.然而,现实环境中,生物实际处在气候变化与海洋污染的双重胁迫下,生物与生态系统受到的影响极有可能更加复杂和严峻.因此,气候变化耦合海洋污染的生态毒理学研究越来越受到关注.本文在概述气候变化与海洋污染的基础上,总结了气候变化下海洋环境的改变,特别是海水升温、酸化、低氧等对典型海洋污染物如重金属和持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)等的生物毒性的影响,分析了气候变化与海洋污染的交互作用,提出当前研究所面临的问题并展望未来的研究前景,为准确评估全球气候变化下的海洋生态风险以及促进我国全球气候变化应对提供基础.     

Ni2+胁迫对斜纹夜蛾幼虫血细胞凋亡的影响

通过在人工饲料中添加不同浓度的Ni²⁺, 采用流式细胞技术和激光扫描共聚焦显微镜, 分析了Ni²⁺胁迫对连续3个世代植食性昆虫斜纹夜蛾Spodoptera litura Fabriciurs幼虫血细胞凋亡的影响. 结果表明, 在Ni²⁺胁迫下, 第1代斜纹夜蛾幼虫血细胞的凋亡率随饲料中Ni²⁺浓度的增加而增加, 最高Ni²⁺浓度(40 mg/kg)胁迫下的血细胞凋亡率显著高于其他处理中的凋亡率. 第2代, 受5 mg/kg Ni²⁺胁迫幼虫的血细胞凋亡率最高, 高浓度Ni²⁺胁迫下的血细胞凋亡率呈下降趋势. 第3代斜纹夜蛾幼虫血细胞的凋亡规律类似于第2代, 但高浓度胁迫下的血细胞凋亡率都受到显著抑制. 因此, Ni²⁺胁迫对斜纹夜蛾幼虫血细胞凋亡的影响与饲料中Ni2+的浓度和胁迫的世代数相关.     

盐度影响全氟辛烷磺酸对海水青鳉(Oryzias melastigma)的毒性

全氟辛烷磺酸(PFOS)是广受关注的持久性有机污染物之一. PFOS广泛存在于河口和近海岸等复杂盐度区, 然而目前对不同盐度影响下的PFOS毒理行为研究较少. 本文以海水青鳉(Oryzias melastigma)鱼为模型, 比较不同盐度条件下, PFOS暴露对鱼卵孵化和发育的影响. 结果表明, PFOS在鱼卵内的蓄积量随着盐度升高而呈现上升的趋势. 在低盐度和高盐度下, PFOS暴露均提高鱼卵孵化率, 而低盐度下的两周孵化率比高盐度高. 进一步比较了3种盐度下(30‰,15‰和5‰)PFOS对鱼卵心脏发育相关基因表达影响的差异. PFOS对过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)的调节受盐度的影响, PPARa和PPARb的表达量在低盐度下相对高盐度下高. 盐度对PFOS调节环加氧酶(COX-2)和心脏相关蛋白(SMYD1)的作用效果与PPAR相似. 而盐度不影响PFOS对心脏发育特异性转录因子(GATA4和BMP4)和钠钾离子ATP酶(ATPase)的调节作用. 研究结果揭示了盐度是全氟类化合物毒性的一个影响因素, 有助于广盐度地区PFCs化合物的毒性评估.     

双氢青蒿素通过抑制STAT3增加非小细胞肺癌细胞对吉非替尼的敏感性

探讨了双氢青蒿素联合吉非替尼对人非小细胞肺癌细胞(吉非替尼敏感细胞株PC-9和吉非替尼耐药细胞株H1975)的抑制效果及协同机制.运用噻唑蓝法和克隆形成实验,比较双氢青蒿素和吉非替尼单独给药和联合给药对肺癌细胞存活率和克隆形成能力的影响;利用Western blot检测单独给药和联合给药时EGFR信号通路和STAT3信号通路的变化.实验结果显示,双氢青蒿素和吉非替尼联合使用优于单独给药,联合用药指数值分别为0.751(PC-9细胞)和0.766(H1975细胞).吉非替尼诱导激活的STAT3反馈激活途径导致非小细胞肺癌对TKI产生耐药,双氢青蒿素可抑制吉非替尼激活的STAT3且不影响其TKI活性,提示双氢青蒿素可以作为解决TKI耐药的候选药物.     

氯离子和溶氧对苯丙氨酸解氨酶的失活作用

由肉桂酸和氨酶法合成L-苯丙氨酸(L-Phe)的反应是热力学上不利的.因为当苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia-lyase,PAL)被用在具有高pH,高氨和相对高的肉桂酸浓度的环境中被认为引起PAL的快速失活.通过转化反应实验,证明氯离子和溶氧的存在是PAL真正失活的因素.