納米顆粒對自然生物膜毒理機制研究獲進展

隨著納米顆粒在各領域的廣泛應用，其很容易進入環境並積累，因此納米顆粒的環境行為及其潛在危害受到廣泛關注。自然生物膜是在稻田、濕地、湖泊等生態系統廣泛存在的微生物聚集體，具有複雜的群落組成和聚集結構，對於水土界面的養分遷移轉化和污染物去除發揮著重要作用。而目前關於納米顆粒對微生物的影響研究主要集中在藻、細菌等單一微生物物種上，納米顆粒對自然生物膜的影響及其機制還不清楚。

科學院南京土壤研究所研究員吳永紅團隊通過氧化鈰納米顆粒（CNPs）對自然生物膜的暴露試驗，並結合同步輻射軟X射線生物成像技術（STXM）和高通量測序技術，系統研究了 CNPs 在自然生物膜微生態系統中的遷移、轉化及對其生理生態特徵的影響。結果發現，CNPs 能夠進入自然生物膜中的敏感細胞，破壞微生物細胞膜結構並通過產生活性氧（ROS）對細胞造成氧化損傷。但是長時間暴露下，自然生物膜能夠適應這種脅迫，並通過群落結構的變化保持其對污染物的去除能力，自然生物膜的微生物多樣性顯著提高，鞘絲藻（Leptolyngbya）和念珠藻（Nostoc）等比例提高，而芽單胞菌（Gemmatimonadetes）等細菌比例減少。

進一步通過STXM研究表明，CNPs 在自然生物膜群落中的分佈並不均勻，CNPs 更多地進入了結構簡單的細菌細胞，併發生了價態轉化，而在藻細胞中分佈較少。CNPs 在細菌細胞中產生了大量ROS，並造成細胞嚴重損傷，長期暴露下使微生物的群落組成發生了相應變化。

該研究揭示了納米顆粒對自然生物膜的毒理機制，並表明自然生物膜對納米顆粒脅迫有較強的適應能力，對於深入認識納米顆粒在水土界面的環境行為及生態毒理有重要價值。這一成果發表在 Bioresource Technology 上。

氧化鈰納米顆粒在自然生物中的遷移、轉化及對其生理生態特徵的影響