俄罗斯科学家发明用于评估碳纳米材料毒性的生物发光酶测试系统

在俄罗斯科学基金会支持下，俄科院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心和西伯利亚联邦大学的科学家组成的团队开发出一种生物发光酶测试系统，用于评估碳纳米材料的毒性。该系统具有简单、快速、灵敏度高的特点，这项研究成果发表在《体外毒理学》（Toxicology in Vitro）杂志上。

纳米技术的发展使得纳米材料被广泛应用于各个领域。当前，人工制造的纳米颗粒多以碳为基础，主要用于药品、化妆品和食品的工业生产，并且其应用范围还在逐年拓宽。预计到2025年，全球碳纳米管市场容量将达14.5万吨，可实际应用于所有技术领域。

新材料对于人和生物是否安全，总是会引起担忧。目前先进的手段是使用各种生物试剂来判断工业用新材料的潜在风险。纳米材料的毒性作用可能与其对生物分子的影响有关。例如，通过与细胞组分结合，纳米粒子可以抑制酶活性，甚至导致蛋白质分子完全失活。

俄罗斯专家团队提出使用生物发光试剂“Enzymolum”（发光酵素）来测试纳米材料的毒性。Enzymolum是从海洋发光细菌中提取的独特的多分子酶系统，其发光强度能随各种添加剂的作用而变化。科学家对一些商用纳米材料（如各种碳纳米管和富勒烯）进行了测试，发现多壁纳米管对试剂发光的抑制反应最为明显。

值得指出的是，只有在纳米材料的含量超过其在环境中的正常含量时，试剂才会出现变化。然而，随着纳米材料应用的增多，其在自然环境中的含量也会增加。

据介绍，该团队致力于Enzymolum测试系统的研发已达十年之久，使之成为一种易于使用的技术。其试剂是附着酶的干燥试片，每个试片可用于执行一次测量。试剂可以长时间存储不失效。化验过程只需2-3分钟，之后观察样品溶液是否会影响生物材料发光，便可分析确定其潜在毒性。Enzymolum系统已通过了在环境中快速检测有毒物质如重金属或农药的能力测试，预计将在各领域得到更广泛应用。