水体环境中多环芳烃类污染物遗传毒性的细胞电化学检测机理与方法

Water organic pollution is becoming more and more serious, most of cancers are closely related to organic pollution. Now, the mature methods used for directly evaluating the carcinogenicity of environmental organic pollutants are very few, and the genotoxicity evaluation is generally used to estimate the carcinogenicity of the test substance. The traditional methods for evaluating genotoxicity usually employs genetic indexes as end points in the detection of the cell mutation, the safe, free markers and real-time monitoring is not realized, and the subjectivity of the detection is relatively strong. In this research, using fish peripheral blood erythrocytes as a cells model and purine bases as detection indexes, the electrochemical detection means will be employing to track the process of cell mutation from the view of nucleotide metabolism. The correlations of the electrochemical behaviors of fish peripheral blood erythrocytes and cell mutation will be researched, the content variation law of purine nucleotides in the process of cell mutation will be revealed and the electrochemical characteristic index of cell mutation will be searched. Furthermore, a novel smiple, efficient, sensitive, safe and non-toxic and real-time electrochemical method will be established to detect the cell mutation based on fish peripheral blood erythrocyte, and the toxicity of polycyclic aromatic hydrocarbon pollutants will be evaluated. The research will break the limits of genetic indexes as end points in the traditional genotoxicity evaluation methods, also the hazard and subjectivity of the detection will be eliminated. This project provides a new technology for the genotoxicity evaluation of environmental pollutants and even carcinogenicity evaluation, and would be effective in expanding the scope of the cell model used in the electrochemical researches.

水体有机污染日益严重，且多数癌症的产生与有机污染密切相关。目前成熟的可直接用于评价环境有机污染物致癌毒性的方法很少，普遍采用遗传毒性评价来预估受试物的致癌性。传统遗传毒性评价方法以遗传学指标为终点来检测细胞突变，难以实现安全无标记和实时监测，且检测主观性较强。本项目拟以鱼外周血红细胞为细胞模型，以嘌呤碱基为检测指标，运用电化学检测手段，从核苷酸代谢角度跟踪细胞突变过程，探讨鱼外周血红细胞电化学行为与细胞突变的相关性，揭示细胞突变过程中嘌呤核苷酸含量变化规律，寻找判断细胞突变的电化学特征指标，进而建立简单、高效、灵敏、安全无毒且可实时检测的鱼外周血红细胞突变电化学试验方法，并用其评价多环芳烃类污染物的遗传毒性。本研究将突破传统的遗传毒性试验以遗传终点检测为主的限制，消除检测的危险性和主观性，为环境污染物遗传毒性甚至是致癌性评价提供新技术，并为扩大细胞电化学研究中细胞模型范围提供可能。

全球日常使用的有机合成品已达10万种之多，其中多数合成化学品没有经过严格的安全性检验。化学品使用后通过各种途径以母体或其产物等形式进入到环境中，大部分在水体中形成残留，引起水体污染。然而目前水质检测多以理化分析为主，其测定结果无法准确反应水体污染现状和污染物的毒性。毒理学实验是水环境中污染物毒性评价的重要途径，但传统的毒理学方法无法满足有害化学物质暴露急剧增加及大量新化合物的评价需求。因此，研究开发简单、快速、灵敏、低成本，同时反映受试生物特性的毒理学评价方法与技术已成为环境监测领域的热点问题。.体外细胞电化学法作为新的技术手段，由于具有设备简单、灵敏度高、检测快速、费用低、无需标记、无毒性和样品可重复利用等优点，已经在细胞活性检测中展现了较好的应用前景。因此，应用细胞电化学法对化学品的毒性进行评价可为水环境安全性评价和环境污染物的毒性评价提供新的技术方法。.本研究以多壁碳纳米管、石墨烯、离子液体、银纳米粒子等为修饰材料，构建了纳米复合修饰电极，以人乳腺癌细胞为模型细胞，采用电化学检测法、高效液相色谱分析法测定了细胞裂解液的电化学响应行为，分析了细胞内具有电化学活性物质的种类和含量，建立了细胞活性电化学法评价体系。并应用所建立的细胞活评价体系跟踪描述了细胞的生长曲线，评价了肿瘤细胞生长抑制剂对细胞生长的影响，考察了该方法评价细胞活性的可靠性。运用细胞电化学法评价了环境有机污染物氯酚类污染物对所选模型细胞的毒性，提出了基于细胞裂解液伏安行为的细胞电化学检测环境有机污染物毒性的新方法；研究了苯二酚和抗生素等环境有机污染物在所制备电极上的电化学行为，并优化实验条件，建立了水环境有机污染物的电化学检测方法。本研究取得结果将使环境有机污染物及其毒性检测变得更加简单、快速、客观和灵敏。