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从1997年到目前为止,美国环境工程与科学界有很大一部分资金和人力投入在工程纳米材料上。其中很重要一部分是关于纳米材料对于环境微生物的影响。今年比较幸运,博士导师收到一篇综述的约稿。在我和博士导师的共同努力下,文章很快接受发表在RSC旗下的《EnvironmentalScience: Processes & Impacts》(以前名字叫Journal of Environmental Monitoring)。文章的题目是Impact of metallic and metal oxide nanoparticles onwastewater treatment and anaerobic digestion。文章链接如下:http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/em/c2em30655g/unauth
在文章中我们总结了纳米银,二氧化钛,氧化锌,和零价铁颗粒对微生物的抑制机理。它们的抑制机制主要包括一下几个方面:1),纳米颗粒对于微生物细胞膜的破坏;2),在溶液体系中,溶解的金属离子可以结合蛋白质(酶)上面的巯基,从而使蛋白质失活:3),在光照条件下,纳米颗粒可以产生reactive oxygen species (ROS),对于二氧化钛而言,这是最重要的抑制机理。详细的可以参考下面这个表格
Table 3.Possible antimicrobial mechanisms of metallic and metal oxide NPs
Nanoparticles | Aerobic Conditions | Dark Anaerobic Conditions | ||||
Membrane property change | Oxidative stress (ROS) | Ion release | Membrane property change | Oxidative stress (ROS) | Ion release | |
AgNPs | Ö | Ö | Ag+ | Possible | None | None |
NZVI | Ö | Ö | Fe2+, Fe3+ | Possible | None | Fe2+ |
TiO2 | Ö | Ö | None | Possible | None | None |
ZnO | Ö | Ö | Zn2+, Zn(OH)+ | Possible | None | Zn2+ |
在我们发表这篇文章之前,已经有很多很好的类似综述了。例如,Qilin Li 教授已经在水研究(Water Research )上发表了一篇很经典的文献综述。和以前的综述相比,我们这篇文章的特点是:1),强调了纳米银颗粒毒性中氧气的关键作用。在好氧条件下,纳米银通过氧化作用,释放银离子,产生ROS;而绝对厌氧条件下(Anaerobic conditions), 纳米银的毒性则大大降低。(题外话,厌氧条件下的纳米颗粒的毒性是我的博士论文主要内容)。2),强调了光照在纳米二氧化钛颗粒中的作用。只有在光照(illumination)条件下,纳米二氧化钛才会产生ROS(这方面主要引用一位中国牛哥们TianXia的文章Comparisonof the Abilities of Ambient and Manufactured Nanoparticles To Induce CellularToxicity According to an Oxidative Stress Paradigm.。NanoLetter, 2006,引用已经超过600次)。
Ps: 前不久,博主高建国发了关于纳米二氧化钛对植物净光合速率的抑制(很好的idea),其中一个原因很可能是光照条件下ROS的产生:)
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GMT+8, 2024-9-27 11:04
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