納米二氧化鈦增強三價砷遺傳毒性的作用機制示意圖
納米二氧化鈦作為納米金屬氧化物材料家族的典型代表, 最早實現商業化生產, 在材料, 能源, 電子, 生物醫藥等領域有著廣泛的應用前景. 近年來, 納米二氧化鈦憑藉較大比表面積和較高表面反應活性, 在汙染物富集, 去除及檢測等方面均顯示出獨特優勢. 隨著納米二氧化鈦的產量和需求不斷增加, 其環境釋放行為及與汙染物潛在的相互作用目前已引起關注. 然而, 納米二氧化鈦與汙染物相互作用過程還不明確, 其對汙染物環境行為及生物有效性的影響和作用機制仍有待深入研究.
中國科學院合肥物質科學研究院技術生物與農業工程研究所許安課題組和趙國平課題組圍繞環境中分布廣, 毒性強的三價砷, 利用體外高靈敏度基因突變檢測的人鼠雜交瘤哺乳動物細胞 (AL細胞) 模型, 在闡釋納米二氧化鈦與三價砷的複合遺傳毒性及作用機制方面取得進展. 相關研究結果發表在Nanotoxicology上.
研究顯示, 三價砷通過與納米二氧化鈦表面的羥基基團競爭結合而附著在納米二氧化鈦聚集體上, 從而使納米二氧化鈦團聚程度增加; 同時, 納米二氧化鈦的存在有助於砷進入胞內. 納米二氧化鈦在自身無毒的情況下, 可顯著增加砷誘導AL細胞的遺傳毒性. 進一步研究顯示, 納米二氧化鈦增強砷的遺傳毒性與其攜帶砷進入細胞的途徑密切相關, 並且線粒體作為汙染物重要的靶細胞器在介導納米二氧化鈦增強砷遺傳毒性過程中起關鍵作用. 研究揭示了納米二氧化鈦增強三價砷遺傳毒性的物理化學機制及細胞層面的響應過程, 為全面評估釋放到環境中的納米二氧化鈦與其他汙染物共同存在時潛在的環境及健康風險提供了新的實驗依據和思路.
研究工作受到了國家重點基礎研究發展計劃 (973計劃) , 中科院戰略性先導科技專項B, 國家自然科學基金以及合肥研究院院長特別基金等的資助.
