合肥研究院揭示纳米材料影响环境污染物毒性的作用机制

近期，中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所许安课题组阅读并挖掘整理了2005-2018年Web of Sciences数据库中有关纳米材料与污染物复合效应的文章，并就纳米材料影响污染物毒性效应的作用机制进行了归纳和综述，在纳米材料影响环境污染物毒性的作用机制研究方面取得进展。上述工作已被环境毒理杂志Ecotoxicology and Environmental Safety 接受发表（DOI：10.1016/j.ecoenv.2018.06.079）。

随着纳米科技的飞速发展，纳米材料的广泛开发和应用使得纳米材料不可避免的被释放到环境中。凭借着独特的理化性质，纳米材料易与环境中已有的污染物发生吸附/解吸、氧化/还原等多种相互作用，进而影响污染物的环境行为和毒性效应。由于纳米材料理化特性、暴露方式、研究模型等的差异，纳米材料与污染物间存在复杂多样的相互作用和复合毒性。然而，已有的关于纳米材料与污染物复合效应的研究大多集中于毒性效应的研究，缺乏深入的机制探讨，致使不同研究之间出现相异甚至相悖的结果。因此，探究纳米材料影响污染物毒性效应的作用机制，是深入阐释纳米材料与污染物间的复合作用，以及全面评估实际环境中纳米材料和污染物毒性效应的前提和基础。

许安课题组的研究发现，作为产量大、研究多、应用广的纳米材料，碳纳米材料、金属及金属氧化物纳米材料可以影响污染物对于植物、动物、微生物的毒性效应，产生协同、拮抗的复合效应。纳米材料影响污染物毒性的作用机制主要包括两个方面：1）理化机制方面，纳米材料通过吸附/解吸，氧化/还原等理化作用影响污染物的环境行为及毒性效应（图1）；2）生物学机制方面，纳米材料通过影响污染物在生物体内的累积、分布、代谢，进而影响污染物毒性。值得一提的是，纳米材料还可以通过上调生物体的自我防御机制来抵抗污染物的毒性效应，这也为探索纳米材料在拮抗污染物毒性方面的应用提供了新的思路和理论基础（图2）。

该研究受到国家重大研究计划、中科院先导专项B、国家自然科学基金以及研究院院长基金等课题的资助。

图1. 纳米材料影响污染物毒性的理化作用机制

图2. 纳米材料影响污染物毒性的生物学机制