合肥研究院揭示氧化石墨烯在降低PCB遺傳毒性中的顯著作用

　　氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)作為碳納米材料以及二維納米材料家族的典型代表，擁有極薄的片層結(jié)構(gòu)、豐富的含氧官能團、獨特的極性/非極性區(qū)域分布以及強大的吸附能力等特性，在材料、電子、能源、生物醫(yī)藥、環(huán)境治理等領(lǐng)域有廣泛的應用前景。研究顯示，氧化石墨烯通過物理吸附、靜電吸引、范德華力、氫鍵、沉淀或化學反應，可顯著改變污染物的環(huán)境行為；然而，氧化石墨烯對污染物毒理學效應的影響及作用機制卻鮮有研究。

　　近期，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院技術(shù)生物與農(nóng)業(yè)工程研究所許安課題組圍繞環(huán)境中分布廣、毒性強的持久性有機污染物多氯聯(lián)苯(Polychorinated biphenyls, PCBs)，利用體外高靈敏度基因突變檢測模型，闡釋了氧化石墨烯與多氯聯(lián)苯復合細胞毒性及遺傳毒性的作用機制。研究結(jié)果顯示，氧化石墨烯可粘附在細胞膜表面或進入胞質(zhì)中，通過誘導細胞內(nèi)活性氧自由基含量上升，激活不依賴于mTOR信號通路的細胞自噬效應；并且，氧化石墨烯通過誘導自噬體合成，引發(fā)了完整的細胞自噬過程（圖1）。進一步研究顯示，氧化石墨烯在預處理細胞過程中誘導完整的細胞自噬效應，可顯著降低PCB 52誘導的細胞毒性及CD59基因突變率；而另外兩種暴露方式，包括PCB 52預處理以及氧化石墨烯和PCB 52共同處理，則不影響PCB 52的毒性效應（圖2）。這項研究揭示了氧化石墨烯在降低PCB遺傳毒性中的顯著作用，同時也為氧化石墨烯在污染物治理中的環(huán)境健康風險評估提供了新的實驗依據(jù)。上述研究結(jié)果目前已刊載在環(huán)境科學期刊Environmental Science & Technology（2016 Mar 15;50(6):3154-64）上。

　　該研究受到國家重大研究計劃、中科院先導專項B、國家自然科學基金以及合肥研究院院長特別基金等課題的資助。

圖1（A）GO與細胞的相互作用。（B）GO可在細胞中誘導不依賴于mTOR信號通路的完整的細胞自噬效應。

圖2 GO通過誘導完整的細胞自噬過程進而降低PCB 52的細胞毒性及遺傳毒性。