多壁碳纳米管对手性农药在斑马鱼中选择性富集及毒性的影响

The big amount production and utilization of manufactured nanomaterials (MNMs) will inevitably lead to the release of these materials into environment and the potential environmental and ecological risks have received extensive attention in recent years. There were some studies on the interaction between MNMs and pollutants, however, the impact of MNMs on the enantioselective environmental behavior and biological effects of chiral compounds have not been reported. The project intends to use multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and the typical chiral pesticide indoxacarb as the research objects. Firstly, The interaction of chiral pesticides entiomers with MWCNTs in aqueous solution and sediment will be investigated; Furthermore, In order to explicit the effect of MWCNTs on enantioselective toxicity, accumulation, tissue distribution, and mutual transformation, the acute toxicity, enantiomers concentration and several biomarkers of oxidative stress including main antioxidant enzymes, active oxygen and lipid oxidation products, and gene expression will be detected using long-term exposere experiment of MWCNTs and chiral pesticides to Zebrafish; Finally, the mechanism of MWCNTs effect on enantioselective bioavailability will be explored, basing on sorption, toxicity, and accumulation. These works will help us to understand the interaction between MWCNTs and chiral compounds; and provide a basis for the comprehensive risk assessment of the MWCNTs and chiral pesticide in water environment.

人工纳米材料（MNMs）的大量生产和使用将不可避免地造成其向环境中释放，其潜在的生态风险已引起了广泛关注。已有研究表明MNMs可影响环境中其它污染物的迁移转化及生物效应等，但关于MNMs对手性化合物环境行为及生物效应的对映体选择性是否会产生影响，及其机制尚不明确。本项目拟选用具有手性特征的多壁碳纳米管（MWCNTs）和典型手性农药茚虫威对斑马鱼进行长期暴露实验，首先研究MWCNTs对手性农药在水体及沉积物中的吸附作用；其次通过测定急性毒性、斑马鱼体内对映体含量、主要氧化应激生物标志物表达水平，明确MWCNTs进入水体后，手性农药对映体选择性毒性、富集和对映体转化行为的差异；最后通过吸附、毒性及富集之间的相关性分析，探寻MWCNTs对手性农药在水环境中选择性生物效应的影响及其机制。以期为合理评价水环境中MWCNTs与手性农药复合污染的生态风险提供科学依据。

人工纳米材料（MNMs）的大量生产和使用将不可避免地造成其向环境中释放，已有研究表明MNMs可影响环境中其它污染物的迁移转化及生物效应等，但关于MNMs对手性化合物环境行为及生物效应的对映体选择性是否会产生影响，及其机制尚不明确。本研究选用手性农药茚虫威（IB）和多壁碳纳米管（MWCNTs）为研究对象，以斑马鱼为受试生物，开展多壁碳纳米管对茚虫威在斑马鱼体内的选择性富集和毒性的影响研究。.. 首先建立了茚虫威在不同基质（水、斑马鱼、沉积物）中的手性分离分析方法。在此基础上，开展了MWCNTs对茚虫威在水溶液和沉积物中的吸附研究。结果显示，经过24h振荡后，多壁碳纳米管可吸附茚虫威对映体，但未产生对映体选择性吸附。. 急性试验结果表明，茚虫威对映体对斑马鱼的急性毒性存在显著性差异，毒性大小为S-(+)-IB> Rac-IB> R-(-)-IB，当加入0.05和0.5mg/L的MWCNTs后，LC50未发生显著性变化，但与5.0和50mg/L的MWCNTs联合暴露后，LC50显著性降低，毒性增高。长期暴露后，斑马鱼优先富集R-(-)-茚虫威，BCF值在28天时达到了305.14，EF值上升到0.931。另外，茚虫威与0.05和0.5mg/L MWCNTs联合暴露后，斑马鱼对茚虫威对映体的选择性富集并没有发生改变，同样优先富集R-(-)-茚虫威，EF值分别从暴露初期的0.571上升到0.923，说明MWCNTs对斑马鱼对茚虫威富集的对映选择性没有影响，但是MWCNTs会增加斑马鱼对R-(-)-茚虫威的富集量，BCF达到了504.61。. 通过研究斑马鱼脑和肝脏组织中抗氧化酶活性、氧化应激生物标志物含量的变化以及不同基因的表达情况，来评价茚虫威和MWCNTs单一以及联合暴露的毒性效应及机制。结果表明，茚虫威会对斑马鱼产生氧化应激毒性，并且表现出对映选择性。与MWCNTs联合暴露后，MWCNTs会改变茚虫威在斑马鱼体内的氧化应激毒性。从mRNA水平分析，MWCNTs可改变茚虫威对斑马鱼肝脏及脑组织中细胞凋亡、CYPs及EAATs相关基因的对映体选择性影响。本研究通过研究多壁碳纳米管对茚虫威在斑马鱼体内的选择性富集及毒性的影响，为今后评价纳米材料和手性农药的联合暴露对水生生物和生态环境带来的潜在风险提供理论依据。