目的:探讨不同粒径的纳米硫化镉（Nano-CdS）对雄性小鼠的生殖毒性。方法:于2019年1月，将30只SPF级雄性小鼠随机分为对照组、实验组[CdS I组（粒径约5 nm）和CdS Ⅱ组（粒径约50 nm）]，每组10只。实验组经口灌胃100 mg/kg Nano-CdS，1次/d，对照组灌胃等体积生理盐水，连续45 d。观察小鼠睾丸组织的病理学变化，使用透射显微镜观察睾丸组织中细胞核、线粒体等细胞器的超微结构，采用石墨炉原子吸收光谱法（AAS）检测睾丸组织中镉元素富集水平，采用ELISA试剂盒测定血清中睾酮激素水平，采用实时荧光定量PCR检测睾丸组织中基因细胞色素P450胆固醇侧链裂解酶（P450scc）、17α-羟化酶（P450c17）、17β羟基类固醇脱氢酶（17β-HSD）mRNA表达水平。采用Western Blot测定P450c17蛋白的表达水平。结果:组织病理学结果显示实验组小鼠睾丸均出现不同程度损伤；超微结构观察显示各实验组的小鼠睾丸细胞的超微结构均不同程度线粒体膨胀和嵴消失，核膜的不规则，CdS Ⅰ组损伤程度轻于CdSⅡ组。与对照组比较，CdS Ⅰ组和CdS Ⅱ组小鼠血清睾丸镉元素含量明显增加（ P=0.001、0.001），CdSⅡ组高于CdSⅠ组（ P=0.001）。与对照组比较，CdS Ⅰ组和CdSⅡ组小鼠血清睾酮水平降低，差异有统计学意义（ P=0.001、0.001）。实时荧光定量PCR结果显示：与对照组比较，实验组的P450scc、P450c17 mRNA表达水平明显降低，差异有统计学意义（均 P<0.05），CdSⅡ组17β-HSD mRNA表达水平降低（ P=0.001）；且CdSⅡ组17β-HSD、P450c17 mRNA表达水平明显低于CdSⅠ组（ P=0.001、0.036）。Western Blot测定结果显示：CdSⅠ组和CdSⅡ组小鼠睾丸中P450c17蛋白表达水平明显降低，差异有统计学意义（ P=0.001、0.001）；且CdS Ⅱ组明显低于CdS Ⅰ组（ P=0.001）。经Spearman相关分析，睾酮水平与P450scc、P450c17、17β-HSD mRNA水平之间呈正相关，差异有统计学意义（ rs=0.88、0.80、0.70， P=0.001、0.001、0.004）。 结论:纳米硫化镉可能通过降低小鼠的睾酮及其合成关键酶基因表达水平及酶蛋白活性从而产生生殖毒性，且CdS Ⅱ组毒性作用更强。

本文研究了叶酸修饰硫化镉掺杂二氧化钛(FA-CdS-TiO2)纳米颗粒体外光动力(PDT)灭活HL60细胞的作用效果,探讨了叶酸修饰增强 CdS-TiO2体外 PDT效果的作用机理.采用表面修饰的方法制备 FA-CdS-TiO2;通过透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、荧光激发光谱(FS)方法,对纳米颗粒进行结构和光学性质的表征;采用CCK-8法检测细胞活性;利用荧光探针标记技术分析细胞内活性氧水平和细胞对纳米颗粒的摄取效率.实验结果表明:叶酸修饰后,纳米颗粒粒径大小和光学性质符合光敏剂要求,且不会引起新的细胞毒性;通过叶酸修饰,细胞对纳米颗粒的摄取效率提升,细胞内活性氧产量提高,FA-CdS-TiO2纳米颗粒的PDT效率明显增强,在FA-CdS-TiO2浓度为20 μg/mL时,暗室细胞存活率约为85%,可见光下对HL60细胞的灭活率达78%,实现了较低暗毒性下的较高PDT灭活效率.

目的 探讨纳米硫化镉(CdS)对大鼠睾丸的氧化损伤及对精子的影响.方法 32只雄性清洁级SD大鼠随机分为对照组(蒸馏水)、10 mg/kg、20 mg/kg和30 mg/kg的纳米CdS组,每组8只.采用肺灌注方法染毒,2次/周,持续染毒12周.计算睾丸脏器系数,测定睾丸组织中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力和丙二醛(MDA)含量,观察精子数量、畸形率、活动度和睾丸的病理学变化.结果 与对照组相比,30 mg/kg染毒组精子数量、精子活动度降低,10、20、30 mg/kg染毒组精子畸形率增高(P＜0.05).与对照组相比,30 mg/kg染毒组的大鼠睾丸SOD、GSH-Px活力降低(P＜0.05),10、20、30 mg/kg染毒组的大鼠睾丸MDA含量增高(P＜0.05).染毒组生精小管内生精细胞脱落,层次减少,各级生精细胞排列紊乱,管内生精细胞疏松、排列紊乱、上皮变薄,管腔内可见脱落的精子细胞.结论 纳米硫化镉经呼吸道染毒可致大鼠睾丸病理改变,氧化损伤,并且引起精子数量减少,活动度降低,畸形率增加.

目的 探讨纳米硫化镉对模式生物酿酒酵母细胞壁的损伤作用及机制.方法 将目的基因——细胞壁完整性(cell wall integrity,CWI)相关基因(FKS2和PRM5)的启动子与报告基因(LacZ)相连,构建报告质粒,将其转入酿酒酵母细胞,将酿酒酵母细胞暴露于160 mg/L纳米硫化镉(nano-CdS),基于荧光白(CFW)观察酿酒酵母细胞壁损伤应答组分几丁质含量,并基于β-半乳糖苷酶活力观察酿酒酵母细胞壁完整性(CWI)报告菌株NKSY1(WT+p2052)及NKSY2(WT+p 1366)细胞中FKS2和PRM5的表达,并与微米级CdS对比.结果 纳米硫化镉染毒酵母细胞几丁质含量、细胞壁完整性基因FKS2及PRM5启动子活性均高于对照组(P＜0.05).结论 纳米硫化镉能够损伤酿酒酵母细胞壁.

硫族纳米材料由于其独特的物理性质和化学结构,在许多领域有广泛的应用前景.笔者综述了纳米硫化镉和纳米硫化铅的主要合成方法和应用进展.基于硫族纳米材料广泛的应用,阐述了其对生态环境的生物效应.展望了新型绿色环保、高效能的纳米材料的设计思路与合成方法.

目的 研究纳米硫化镉(nCds)对大鼠肾小管上皮(NRK-52E)细胞膜的损伤作用.方法 将NRK-52E细胞分别暴露于含终浓度为0(对照)、5、10、15、20、30μg/ml nCds的培养基中染毒24 h.检测细胞的增殖活性;采用双嵌入剂乙锭均二聚物(EthD-1)和钙黄绿素(Calcein AM)对细胞进行双染色后,荧光显微镜观察整体细胞膜损伤情况;采用双激光共聚焦显微镜荧光染色观察单个细胞膜损伤情况;透射电子显微镜定位细胞内的nCds.结果 与对照组比较,随着nCds染毒浓度的升高,NRK-52E细胞的存活率呈下降趋势,10～30 μg/ml nCds染毒组细胞的存活率均较低,差异有统计学意义(P＜0.05).EthD-1/Calcein AM双染色结果显示染毒剂量的升高导致细胞膜破损增加,10 μg/ml nCds使细胞膜破损的细胞数明显增多.激光共聚焦结果显示随着nCds的剂量增加,细胞膜的荧光强度降低,细胞膜受损.透射电子显微镜观察到,对照组细胞结构完整,细胞膜平滑;nCds染毒组观察到nCds颗粒在细胞膜外聚集,细胞膜有破损情况出现,nCds颗粒进入到细胞质内.结论 nCds可通过破坏细胞膜的方式进入到细胞质中,从而抑制NRK-52E细胞的生长.

硫化镉纳米粒子(cadmium sulfide nanoparticles,CdS NPs)是一种重要的半导体,具有突出的光电特性、可调带隙和化学稳定性,在分析化学、生物医学、荧光成像和生物传感器等方面具有潜在应用价值.生物合成CdS NPs具有可控、低成本、环境友好等优势而被广泛研究.然而CdS NPs本身兼具纳米材料毒性及重金属硫化物毒性,其对原核微生物的毒性研究受到广泛关注.本文以大肠杆菌为例,对CdS NPs在原核生物细胞内的毒性机理研究进展进行了综述,包括CdS NPs的生物合成机制、CdS NPs对大肠杆菌的毒害作用以及大肠杆菌对该毒害作用的防御机制,着重论述了细菌在合成CdS NPs过程中Cd2+及CdS对合成细菌本身的毒理作用及该细菌所产生的相应应激机制.本文旨在更好、更全面地评估CdS NPs的毒性,促进抗CdS NPs的原核生物在相关领域的发展和应用.

目的 研究两种不同晶面能的纳米硫化镉(NP-CdS)对肺上皮细胞系A549的氧化损伤情况.方法 培养A549肺上皮细胞,用不同晶面能的两种纳米硫化镉材料NP-CdS1和NP-CdS2分别处理细胞,染毒24 h后用MTT法检测细胞存活率;用分光光度法检测过氧化氢酶(catalase,CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活力以及丙二醛(malonyl-dialdehyde,MDA)的含量;采用激光共聚焦显微镜观察细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量的变化;采用电镜技术观察细胞超微结构的变化.结果 随着染毒浓度的增加,NP-CdS1和NP-CdS2可引起A549细胞存活率逐渐降低,选择在80％左右存活率的浓度作为后续染毒浓度,即10和20 μg/mL;NP-CdS2染毒后细胞内SOD和CAT活力增加,MDA含量增加,且差异均有统计学意义(均P＜0.05);NP-CdS1与NP-CdS2染毒后细胞内ROS含量明显升高;电镜下可见硫化镉纳米棒富集在细胞内脂肪滴的周围且排列整齐,并引起细胞核的浓缩.结论 纳米硫化镉对肺上皮细胞系A549具有氧化损伤,且晶面能高的纳米材料毒性更强.

光触媒技术是近些年发展起来的新兴抗菌消毒技术,于20世纪70年代中期起源于日本,具有抗紫外线、抗菌和抗老化等特点.光触媒材料包括硫化镉(CdS)、氧化锌(ZnO)和二氧化钛(TiO2)等.TiO2由于其氧化性强,化学性质稳定,成为目前最主要的光催化材料,该物质具有无毒、无害、无刺激等特点,且能够解决部分传统消毒技术存在的问题,已被成功应用于医院消毒、空气净化、水质处理等领域.本文以光触媒材料——纳米TiO2为代表,对其相关研究进展综述如下.

半导体纳米材料在光激发下产生光电子和空穴,会影响微生物生长,其中空穴的氧化性将对菌体造成损伤,而光电子的作用可能会促进微生物代谢.本研究以大肠杆菌(Escherichia coli)作为研究对象,通过OD600和菌落形成单位(colony forming unit,CFU)的测定,评价添加外源硫化镉(cadmium sulfide,CdS)纳米粒子后大肠杆菌的生长变化;结合对胞内氧化酶活力、丙酮酸和丙二醛浓度的测定,及相关基因的实时荧光定量PCR分析,说明CdS对大肠杆菌代谢的影响.结果表明,在光照条件下,CdS的加入使大肠杆菌OD600提升了 32.4％,丙酮酸积累量提高了 34.6％;分裂蛋白基因ftsZ上调,并维持在50％以上,三羧酸循环关键酶基因icdA和gltA相对表达量上调86％和103％.这表明微生物可利用半导体光电子,促进自身生长代谢.研究结果有助于加深对纳米粒子与微生物相互作用的认识.