纳米TiO2对四膜虫细胞毒性分子机理的研究【开题报告】.doc

1、毕业论文开题报告生物技术纳米TIO2对四膜虫细胞毒性分子机理的研究一、选题的背景与意义纳米材料的生物安全性问题之所以受到科学家们的关注，是因为纳米材料特殊的物理化学性质可能会导致它们在生物体内的生理行为与常规物质不同，在环境中的行为也可能与常规物质不一样。目前纳米材料的生物效应、环境效应以及毒性和安全性的研究才刚刚起步，科学家们只对纳米TIO2、SIO2、碳纳米管、富勒烯和纳米铁粉等少数几种纳米材料的生物效应进行了初步研究。结果均表明这几种纳米材料对生命体有一定的毒性作用。如用吸入法和注入法将纳米TIO2导入小鼠、大鼠和豚鼠体内，发现TIO2能诱发肺部炎症，并在肺部严重沉积，难以清除；在紫外光

2、的作用下，纳米TIO2能加强GFSKS1鱼细胞中的DNA的损伤等。但是，纳米材料的毒性及其作用机理还远远未被充分揭示，纳米二氧化钛是纳米材料中应用十分广泛的材料之一，在日用化妆品、涂料、环保等方面有着广阔的应用前景。随着纳米二氧化钛的广泛使用，越来越多的纳米二氧化钛无论是以何种形式释放，其最终都会进入到水环境中，因此，其对水生生物及水生生态系统是否有影响，就是值得关注的问题。目前研究纳米TIO2颗粒对生物的影响及生物效应的受试生物主要为小鼠和细胞,对水生生物的效应研究较少,然而,使用纳米材料可能导致排放到水环境，并危及水生物与水生生态系统。梨形四膜虫是真核单细胞原生动物，分布在全球的淡水水域中

3、，由于其生长迅速，生活周期短，取材容易，培养方法简单、经济、便捷，实验结果又相对准确，而且对许多毒物的响应比其他高等生物更为敏感、直接，使其越来越受到毒理学与生态毒理学家的关注和重视，开展以四膜虫为模型的毒理学与生态毒理学研究具有很大的科学价值。本课题希望通过纳米TIO2对四膜虫的生长、生理代谢及相关基因的研究,为该领域的研究提供参考,积累数据,更为深入了解纳米TIO2的毒性及其机制提供基础依据。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题基本内容（1）、从细胞水平研究纳米TIO2对梨形四膜虫的毒性，主要指血球计数板的计数；（2）、从代谢水平研究纳米TIO2对梨形四膜虫的毒性，主要工作是测定各类酶的活

4、性，深入了解纳米TIO2的毒性及其机制；（3）、从分子水平研究纳米TIO2对四膜虫细胞的毒性，测定TMF1等基因的表达。解决的主要问题（1）、四膜虫各类酶的提取及活性测定；（2）、四膜虫RNA的提取及含量的测定；（3）、检测HSP70、MTF1、细胞色素P450等基因的表达。三、研究的方法与技术路线研究的方法1、通过细胞直接计数法研究不同浓度纳米颗粒TIO2（0MG/L、1MG/L、10MG/L、100MG/L、500MG/L）对四膜虫生长繁殖的影响；2、根据试剂盒所提供的方法，检测代谢作用和抗氧化作用中的酶活性，主要检测的指标有谷胱甘肽还原酶GR，细胞色素C氧化酶，乙酰胆碱酯酶TCHE，过氧

5、化氢酶CAT，超氧化物歧化酶SOD,丙二醛MDA等；3、运用RTPCR技术，检测热应激蛋白70（HSP70），金属调节转录因子（MTF1），细胞色素P450等基因在纳米TIO2胁迫下的表达。研究技术路线四、研究的总体安排与进度（1）、2009年10、11、12月应用血球计数板计数，从细胞水平研究不同浓度纳米颗粒TIO2对四膜虫生长繁殖的影响。（目前该部分工作已经完成）（2）、2010年4、5、6月根据试剂盒所提供的方法，代谢水平研究纳米TIO2对梨形四膜虫的毒性，检测代谢作用和抗氧化作用中的酶活性。主要检测的酶有细胞色素C氧化酶、乙酰胆碱酯酶（TCHE）、琥珀酸脱氢酶、过氧化氢酶（CTA）、超

6、氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽还原酶（GR）。（目前该部分工作已完成）（3）、2010年11、12月从分子水平研究纳米TIO2对四膜虫细胞的毒性，运用RTPCR技术，检测热应激蛋白70（HSP70），RTPCR纳米TIO2处理组提取四膜虫RNA代谢及抗氧化酶的测定对照组HSP70、MTF1等基因表达分析生理及繁殖的变化与相关基因表达的关系，总结其分子机制。对繁殖的影响金属调节转录因子（MTF1），细胞色素P450等基因在纳米TIO2胁迫下的表达。五、主要参考文献1白伟,张程程,姜文君等纳米材料的环境行为及其毒理学研究进展J生态毒理学报,2009,421741822马艳菊,郁昂纳米二氧化钛的毒

7、性研究进展J环境科学与管理,2009,34833373朱小山,朱琳,田胜艳等三种碳纳米材料对水生生物的毒性效应J中国环境科学,2008,2948558614汤鸿霄环境纳米污染物与微界面水质过程J环境科学学报,2003,2321461555张学治,孙红文,张稚妍鲤鱼对纳米二氧化钛的生物富集J环境科学,2006,132032086傅诚杰,俞婷,缪炜四膜虫毒理学与生态毒理学研究中的优良模式生物J动物学杂志,2005,4011081137叶寒清,杨祥良,徐辉碧梨形四膜虫在环境毒理学研究中的应用J生物学杂志,2001,18531338龚家竹,于齐志纳米二氧化钛的现状与发展J无机盐工业,2006,3871

8、29徐忠东四膜虫细胞凝胶电泳评价环境污染方法的研究J安徽教育学院学报,2007,256828210王江雪,李炜,刘颖,等二氧化钛纳米材料的环境健康和生态毒理效应J生态毒理学报,2008,3210511311陈冲,纳米材料及其应用领域J中国科技信息,2008,10333412白茹,王雯,金星龙,等纳米材料生物安全性研究进展J环境与健康杂志,2007,241596113王燕,康现江,穆淑梅,等纳米二氧化钛的毒理学研究进展J中国药理学与毒理学杂志,2008,221778014汤宏波,纳米材料在生态环境方面的应用及潜在危害J前沿,2008,3515515金一和,孙鹏,张颖花纳米材料对人体的潜在性影响问

9、题J自然杂志,2001,530630716连勇纳米材料在医药领域的应用及毒理学安全性研究进展J预防医学情报杂志,2007,241353717杨秋峰,蒋蔚,刘永杰,等四膜虫基因打靶载体的构建及其在虫体内的转化J中国农业科学2007,40212876288118艾斯卡尔,孙卫华,庞延斌嗜热四膜虫对数生长模型的研究J华东师范大学学报2000,210410619郭煜,周炳升,苏镜明,等硫化镉和二氧化钛对梨形四膜虫超微结构的作用J武汉大学学报1992,3929520诸颖,冉铁成,李宇国,等多壁纳米管（MWNTS）对梨形四膜虫的生长促进作用核技术,2007,30868969321LAURACANESI,C

10、ATERINACIACCI,DAVIDEVALLOTTO,GABRIELLAGALLO,ANTONIOMARCOMINI,GIULIOPOJANAINVITROEFFECTSOFSUSPENSIONSOFSELECTEDNANOPARTICLESC60FULLERENE,TIO2,SIO2ONMYTILUSHEMOCYTESJAQUATICTOXICOLOGY2010,9615115822MMAHMOUDI,ASIMCHI,ASMILANI,PSTROEVECELLTOXICITYOFSUPERPARAMAGNETICIRONOXIDENANOPARTICLESJJOURNALOFCOLLOI

11、DANDINTERFACESCIENCE2009,33651051823VILLEMARUOJA,HENRICHARLESDUBOURGUIER,KAJAKASEMETS,ANNEKAHRUTOXICITYOFNANOPARTICLESOFCUO,ZNOANDTIO2TOMICROALGAEPSEUDOKIRCHNERIELLASUBCAPITATAJSCIENCEOFTHETOTALENVIRONMENT2009,4071461146824HUANHUAWANG,ROBERTLWICK,BAOSHANXINGTOXICITYOFNANOPARTICULATEANDBULKZNO,AL2O3ANDTIO2TOTHENEMATODECAENORHABDITISELEGANSJENVIRONMENTALPOLLUTION2009,1571171117725DAMJANADROBNE,ANITAJEMEC,ZIVAPIPANTKALECINVIVOSCREENINGTODETERMINEHAZARDSOFNANOPARTICLESNANOSIZEDTIO2JENVIRONMENTALPOLLUTION2009,15711571164