纳米碳化钨对斑马鱼胚胎发育的影响

作者:王利凤;郭凤华;杨卓 刊名:中国环境科学 上传者:吕盛虎

【摘要】为评价纳米碳化钨的水生态毒理效应,以模式生物斑马鱼胚胎为研究对象,观察了纳米碳化钨对斑马鱼胚胎发育的影响.结果表明,<2g/L的纳米碳化钨悬液对斑马鱼胚胎的正常发育和成活没有任何影响.在3g/L的极高浓度下,纳米碳化钨处理24~96h导致31%的幼鱼出现各种发育畸形,33%的幼鱼死亡,但仍有36%的幼鱼发育和活动均正常.通过与受精后5h及30h开始纳米碳化钨暴露的实验组相比,发现受精后24h是斑马鱼胚胎对纳米碳化钨处理最敏感的时期.胚胎卵膜的人工提前去除可以削弱纳米碳化钨对斑马鱼胚胎发育的不良影响.

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纳米技术产品是近年研究开发的热点,因此对纳米材料可能给环境以及人体健康带来的潜在影响必须有足够的认识.已有研究表明,不同的纳米材料其安全性不同[1-2].甚至同一种纳米材料由于大小和形状的不同其毒性也有很大差异[3],所以有必要对每一种新型的纳米材料以及同一纳米材料的每一种形态进行相应的毒性检测.斑马鱼具有饲养方便,产卵量大,胚胎透明,易于观察和灵敏度高等优点,是目前研究纳米和其他新型材料毒性较好的动物模型[4-10].纳米碳化钨粉是一种广泛应用于复合材料、硬质合金、粉末冶金等方面的纳米材料,但对于纳米碳化钨的生物和环境安全性检测尚未见相关报道.本文以模式生物斑马鱼胚胎为研究对象,观察了纳米碳化钨对斑马鱼胚胎发育的影响,以期为认识纳米碳化钨的毒性作参考.1材料与方法1.1纳米碳化钨悬液的配制本实验采用的纳米碳化钨由英国赫特福德郡大学的任国刚博士馈赠.纳米材料悬液有多种制备方法,本试验采用了文献中广泛使用的超声波分散法[10].具体方法是,实验当天先将纳米碳化钨直接用E3培养液(配方参见文献[11])配置成母液,超声波(50W,40kHz)处理15~30min后,再用E3培养液梯度稀释到所需的浓度.1.2实验动物成年斑马鱼由南开大学医学院模式动物与退行性神经系统疾病天津市重点实验室提供.本实验室循环养殖系统光照/黑暗周期为14h/10h,斑马鱼每日喂食2次.取卵前1天晚上将鱼卵收集器放入鱼缸内,捞取雌鱼和雄鱼放入缸内.取卵当天08:00给光,大约1h后雌雄鱼完成交配和产卵.将鱼卵用吸管小心取出,用E3培养液清洗鱼卵,去除粪便和因没有受精而发白的鱼卵.洗净的鱼卵发育至所需时期之前,用体式显微镜(Leica)挑选发育正常的胚胎进行毒性检测实验.1.3毒性实验本实验根据文献报道的方法[11-12]制定并略做调整.首先选取受精后24h胚胎进行毒性实验.简单地说,将发育至24h的斑马鱼胚胎用吸管吸至6孔细胞培养板,每个孔吸取30枚胚胎,将培养板中的E3培养液吸走,分别加入4mL新鲜的E3培养液或不同浓度(参考相关文献资料[11-12],本实验首先设置1,10,50,100mg/L等4个浓度梯度,然后根据实验结果又设置0.25,0.5,1,2,3g/L等5个浓度梯度)的纳米碳化钨悬液.盖上盖子后,将细胞培养板放置于温度为(281),光照/黑暗周期为14h/10h的培养箱中.24h更换一半新鲜的纳米碳化钨悬液.处理过程中,及时挑出死亡的胚胎防止其对别的胚胎产生影响.同时记录死亡胚胎的数目.胚胎发育至96h时记录和计算斑马鱼胚胎的孵化率、死亡率、畸形率和正常率(有心跳的胚胎即记为成活).为了确定不同的暴露开始时间对实验结果的影响,又选取受精后5h和30h进行毒性实验,与受精后24h的实验结果进行比较,以确定纳米碳化钨对胚胎发育的影响是否存在敏感期.有的实验室在进行纳米材料毒性实验之前,预先将斑马鱼胚胎的卵膜去除[3].为了证实去除卵膜是否必要,本实验增加了一组胚胎,这组胚胎在处理之前,先人工将卵膜用镊子小心的去除,然后再与未除去卵膜的24h胚胎(这些胚胎按自身发育情况自行孵化出膜)同时进行毒性实验.最后对3个不同浓度(1,2,3g/L)下去除或不去除卵膜时纳米碳化钨处理的结果进行比较.每个不同浓度或不同处理时间或去膜实验至少平行5次,对实验结果用SPSS10.0软件进行统计分析.2结果与讨论2.1低浓度纳米碳化钨对斑马鱼胚胎发育的影响本实验采用的纳米碳化钨大多数为椭圆形或梭行,长径20nm左右,短径10nm左右(图1).图1纳米碳化钨的电镜照片Fig.1TEMph

参考文献

引证文献

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