氧化石墨烯納米材料：毒性機制

一項新的蛋白質組學研究顯示，氧化石墨烯納米粒子的典型環境水平改變了斑馬魚幼蟲中近250種蛋白質的丰度，作為模型水生物種進行測試，並導致畸形和死亡率增加。

包含碳納米材料（如氧化石墨烯）的產品和材料的增殖不可避免地導致它們意外釋放到環境中。雖然任何版本顯然是無意的，但它們並非無關緊要。2014年的一份報告估計，超過80％的人造碳納米管可能會逃逸，氧化石墨烯很可能會遭受相同的命運，在製造和使用過程中會從吸附劑，催化劑，膜和感測器中泄漏出來。

如果它們是被動的，就沒有問題，但是大量的研究表明，氧化石墨烯可以進入水生生物的器官，在那裡它們會產生重大變化。氧化石墨烯納米顆粒誘導氧化應激，肺損傷和生殖畸形，並且被發現具有細胞毒性和遺傳毒性。這些揭示是用相對大劑量的氧化石墨烯（ppm或更高）製成的，因此它們不能代表通常在ppb或ppt範圍內的實際條件（μg/ L到ng / L）。

揭示其正常水平的污染物的影響（如果有的話）至關重要。中國的一個研究小組發現氧化石墨烯可以被斑馬魚吸收，從而破壞胚胎的發育。該物種是公認的納米材料毒性測試模型，已知結果與人類健康有關，但這些變化背後的分子基礎尚不清楚。因此，南開大學的胡湘剛，周薇，周啟星，李牧和天津市農業環境保護研究所的張興利進行了研究，以監測氧化石墨烯典型環境水平對斑馬魚蛋白質的影響。胚胎。

在受控環境中，新鮮斑馬魚胚胎在收穫幼蟲前暴露於1或100μg/ L的氧化石墨烯達7天。從各組的600隻幼蟲以及未暴露的對照組中回收蛋白質，然後用??過濾輔助的樣品製備物消化。通過液相色譜/質譜分析所形成的肽並確定它們的身份和丰度。

以這種方式，來自低暴露組幼蟲的69種蛋白質被發現具有改變的丰度，但是這個數量在高暴露組中增加到243。與對照相比，這些變化伴隨著高畸形和死亡率，證實痕量水平的氧化石墨烯對斑馬魚胚胎有毒性。

當檢查調節蛋白的功能時，它們可能與氧化石墨烯毒性的潛在機制相關。例如，與細胞骨架組織和肌動蛋白絲聚合相關的蛋白質具有改變的丰度，其阻礙了細胞骨架重構。在較高濃度的氧化石墨烯處，效果更大。

受納米顆粒影響的其他功能包括內吞作用，線粒體功能，氧化應激，蛋白泛素化和SUMO化以及鈣調節。此外，氧化石墨烯增加斑馬魚胚胎的心率，這是由心臟蛋白質失調所反映的。

氧化石墨烯對斑馬魚的基本生物學途徑有廣泛的影響，並且作為人類反應的模型，表明人類通過受污染的水或通過食物鏈攝取它們的潛在危險，因為研究是在典型的污染物水平下進行的。結果擴大了我們對氧化石墨烯納米材料的生物毒性和暴露風險的認識。

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