电化学法测定水中微塑料对典型污染物细胞毒性的影响及机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51809044
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1007.环境污染治理与修复
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

As emerging pollutants, microplastics have attracted growing attention due to their potential of environmental impacts and ecological risks. It is of great significance to study the toxic effects and mechanism of microplastics and their coexistence with other pollutants. The cell electrochemical method, which is simple, fast, and sensitive, can be used as an effective tool for toxicity detection and evaluation. Therefore, in this study, composite modified electrodes with high catalytic activity toward electroactive substances of cells will be prepared by using novel nanomaterials (such as black phosphorous quantum dots and graphene quantum dots). Electrochemical methods based on the grass carp kidney cells (CIK) and human normal liver cells (L02) will be established to investigate the single and mixture toxicity of microplastics including polystyrene and polyethylene with different particle sizes and concentrations, and typical environmental pollutants including pentachlorophenol, bisphenol A, fluorene and cadmium. Additionally, the effects of microplastics on the cytotoxicity of typical environmental pollutants will be evaluated. Joint toxicity mechanism combing microplastics and typical pollutants will be revealed at cellular level through the analysis by taking many indicators such as cell morphology, oxidative stress and apoptosis into account. This research will provide technical support for in vitro toxicity evaluation of microplastics and typical pollutants, and provide scientific basis for assessment of their combined toxicity and ecological risk.
作为一种新型污染物,微塑料所带来的环境问题和生态风险日益受到关注,研究微塑料及其与污染物共存时的毒性效应及作用机制具有重要意义。细胞电化学方法具有简单、快速、灵敏等特点,可为微塑料及污染物的毒性检测及评价提供有效手段。因此,本项目拟利用新型纳米材料(黑磷量子点、石墨烯量子点等)制备对细胞电活性物质具有高催化活性的复合修饰电极,建立基于草鱼肾脏细胞(CIK)和人正常肝细胞(L02)的电化学测定方法;研究不同粒径和浓度的微塑料(聚乙烯、聚苯乙烯)、典型污染物(五氯酚、双酚A、芴、镉)单一体系及复合体系的细胞毒性效应,评价微塑料对典型污染物细胞毒性的影响;进一步结合细胞形貌、氧化应激、细胞凋亡等多个指标进行综合分析,在细胞水平上揭示微塑料与典型污染物的联合毒性作用机制。本研究可为微塑料及典型污染物体外毒性评价提供技术支撑,为水体微塑料与典型污染物的联合毒性效应及生态风险评价提供科学依据。

结项摘要

新污染物所带来的环境问题和生态风险日益受到关注,研究其本身以及与其他环境污染物共存时的毒性效应及作用机制具有重要意义。针对常规污染物毒性检测方法的不足,发展快速、灵敏、简单的体外毒性检测方法,成为环境污染物早期预警与毒理学评价的迫切需求。本项目以草鱼肾脏细胞(CIK)和人正常肝细胞(L02)为模型,利用新型纳米材料(金纳米粒子、碳纳米角等)制备了对细胞电活性物质具有高催化活性的复合修饰电极,优化检测条件,建立了简单、快速、灵敏的电化学测定方法;利用建立的电化学方法研究了环境污染物(双酚类污染物、抗生素、重金属、氯酚)以及微塑料对细胞活性的影响,发现环境污染物与微塑料的细胞毒性均与其浓度对数之间具有良好的线性关系,基于计算得到的半数抑制浓度(IC50)评价了其毒性作用;研究了几种典型环境污染物与微塑料二元复合体系对细胞的毒性,发现其存在相加作用;结合氧化应激参数和细胞凋亡参数研究了微塑料和典型污染物的细胞毒性作用机制,发现微塑料和典型污染物可导致细胞内活性氧(ROS)含量升高,谷胱甘肽(GSH)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活力下降,线粒体膜电位(MMP)降低,DNA损伤加剧,电化学方法测得的微塑料与典型污染物的细胞毒性与氧化应激和细胞凋亡参数之间存在相关性,细胞毒性与ROS、细胞DNA损伤尾距(TM)显著正相关,与GSH、SOD、MMP显著负相关;不同污染物和微塑料二元复合体系的毒性作用机制之间存在差异,双酚A/聚苯乙烯微塑料复合体系对细胞内ROS和GSH的含量影响最为明显,五氯酚/聚苯乙烯微塑料复合体系对细胞内SOD活力和MMP影响最为明显。本研究为环境污染物体外毒性评价提供了技术支撑,为水体微塑料与典型污染物的联合毒性效应及生态风险评价提供了基础数据和科学依据。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Photocatalytic degradation and rate constant prediction of chlorophenols and bisphenols by H3PW12O40/GR/TiO2 composite membrane
H3PW12O40/GR/TiO2复合膜光催化降解氯酚和双酚及速率常数预测
  • DOI:
    10.1016/j.envres.2020.109786
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL RESEARCH
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Ma, Ying;Zhang, Yanan;Qu, Jiao
  • 通讯作者:
    Qu, Jiao
Cytotoxicity and action mechanisms of polycyclic aromatic hydrocarbons by a miniature electrochemical detection system
微型电化学检测系统研究多环芳烃的细胞毒性和作用机制
  • DOI:
    10.1007/s10544-021-00560-5
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Biomedical Microdevices
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Shi Zhou;Yi Xing;Xing Yuan;Guanlan Wu;Xiaolin Zhu;Dongmei Wu
  • 通讯作者:
    Dongmei Wu
Cytotoxicity assessment of antibiotics on Ctenopharyngodon idellus kidney cells by a sensitive electrochemical method
灵敏电化学法评估抗生素对草鱼肾细胞的细胞毒性
  • DOI:
    10.1007/s11356-020-12058-3
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Guanlan Wu;Ying Ma;Yangyang Yu;Yi Xing;Xing Yuan;Xiaolin Zhu
  • 通讯作者:
    Xiaolin Zhu
Electrochemical detection of bisphenol B based on poly(Prussian blue)/carboxylated multiwalled carbon nanotubes composite modified electrode
基于聚普鲁士蓝/羧化多壁碳纳米管复合修饰电极的双酚B电化学检测
  • DOI:
    10.1016/j.measurement.2019.106940
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Measurement
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Yi Xing;Guanlan Wu;Ying Ma;Yangyang Yu;Xing Yuan;Xiaolin Zhu
  • 通讯作者:
    Xiaolin Zhu
A sensitive electrochemical sensor for environmental toxicity monitoring based on tungsten disulfide nanosheets/hydroxylated carbon nanotubes nanocomposite
基于二硫化钨纳米片/羟基碳纳米管纳米复合材料的环境毒性监测灵敏电化学传感器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Guanlan Wu;Huizi Zheng;Yi Xing;Chengzhi Wang;Xing Yuan;Xiaolin Zhu
  • 通讯作者:
    Xiaolin Zhu

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其他文献

基于地下换热管热变形的管土间隙
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    秦晓群

其他文献

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朱晓琳的其他基金

基于微流控芯片的多指标电化学细胞传感平台研究新型污染物的毒性效应
  • 批准号:
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  • 项目类别:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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