第七届青年地学论坛

在自然环境中，纳米颗粒（nanoparticles，NPs）表面会吸附多类生态大分子（如腐殖酸、多糖、蛋白、脂质等），并形成独特的“环境冠（environmental corona）”，也被称为“生态冠（ecological corona）”。以水环境为例，当NPs表面形成“环境冠”后，会体现出与原始态NPs截然不同的性质，进而改变NPs的溶解、聚集、转化和生物毒性等过程（Ming Xu et al., Small, 2020, 16 (36): 2003691）。为了便于研究和归类，依据吸附分子的类型及来源，典型的“环境冠”可以分为：天然有机质冠（natural organic matter corona, NOM corona）、胞外聚合物冠（extracellular polymeric substances corona, EPS corona）和蛋白冠（protein corona）。“环境冠”的化学成分主要取决于NPs所处的具体环境条件，进而会影响NPs的环境行为和生态毒性风险。过去，大部分针对NPs环境行为与生态风险的研究都在“理想环境”中开展，与“真实环境”相差巨大，忽视了“环境冠”的关键作用。近些年，针对“环境冠”的研究日益增加，如天然有机质冠（NOM corona）和胞外聚合物冠（EPS corona），但“环境冠”如何介导NPs与细胞作用及毒性效应的规律还没有形成统一的认识，存在很多矛盾的观点。
为揭示“环境冠”影响NPs生物毒性效应的机理，我们研究了四种生态物质（腐殖酸、黄腐酸、海藻酸和SRNOM）在二维Pd纳米片（Pd NSs）表面形成“环境冠”的特征，并评价了它们对Pd NSs类过氧化物酶活性的影响。研究结果证实，四种生态物质均会在Pd NSs表面吸附，并形成天然有机质冠或胞外聚合物冠。其中，Pd NSs表面吸附海藻酸后，其类过氧化物酶活性显著增强，可快速分解过氧化氢（H₂O₂），生成羟基自由基（•HO）。继而证实，海藻酸吸附后，Pd NSs的抗菌活性显著提高，可导致细菌的膜损伤、氧化应激、生物膜抑制和细胞死亡。此项研究将有助于深入了解“环境冠”对NPs环境过程与毒性效应的关键影响及作用机理。

环境冠,纳米材料,钯纳米片,毒性效应,细菌