微纳米塑料（MNPs）在环境中的广泛存在已引发了公众和学术界对其生态风险的深切关注。这些微小颗粒具有高比表面积和强水传输能力，使其能够在水环境中有效地吸附和转运其他污染物，例如重金属和持久性有机污染物。同时，碳纳米纤维（CNFs）这一新兴的纳米材料，在生产、运输、使用等过程不可避免地释放到环境中，可能会与MNPs共存并产生交互作用，进而对人类健康和生态健康产生潜在复合影响。尽管目前的研究已经探讨了MNPs和CNFs的单一毒性，但对于这两种物质的联合毒性研究仍相对缺乏。因此，深入探索MNPs与CNFs之间的相互作用，及其对生态物种产生的复合毒性效应，为更准确地评估环境中微纳米粒子的生态风险提供了坚实的理论基础。
鉴于此，南京信息工程大学环境科学与工程学院王壮副教授团队在期刊《Environmental Pollution》上，发表了最新研究成果“Molecular Mechanism for Combined Toxicity of Micro(nano)plastics and Carbon Nanofibers to Freshwater Microalgae Chlorella pyrenoidosa”。论文第一作者为硕士研究生陆熙波，通讯作者为王壮副教授。研究深入探讨了聚苯乙烯微米塑料（MPs）和纳米塑料（NPs）分别与CNFs联合暴露对淡水绿藻蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）的生长抑制毒性、细胞膜功能干扰、氧化应激效应及关键功能基因表达的影响，为深入理解微纳米粒子复合污染下对生态物种细胞毒性的分子学机制提供了全新的视角。
研究结果表明，MPs/NPs与CNFs的联合毒性程度与颗粒物浓度密切相关。当浓度增加时，MPs/NPs与CNFs的联合毒性显著高于单独一种颗粒物的毒性。此外，NPs与CNFs的联合毒性高于MPs与CNFs的联合毒性。该研究整合了细胞膜完整性、氧化应激和抗氧化调节等方面的数据，计算得到综合生物标志物反应指数（IBRv2）。IBRv2分析结果显示，当NPs与CNFs共存时，NPs诱导的藻细胞应激反应会加重。相较于MPs与CNFs的组合暴露，NPs与CNFs的组合暴露更能引发强烈的藻细胞应激反应。细胞应激相关基因表达的显著变化揭示了氧化应激反应、葡萄糖代谢以及能量代谢在MPs/NPs与CNFs共同诱导的应激反应中的关键作用。
图1：绿藻生长抑制毒性（来源：ScienceDirect）。
图2：IBRv2指数分析（来源：ScienceDirect）。
图3：绿藻细胞应激相关基因表达（来源：ScienceDirect）。
图4：绿藻细胞毒性分子机制示意图（来源：ScienceDirect）。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.123403
通讯作者：
王壮，南京信息工程大学环境科学与工程学院副教授，博士生导师，国家级线上一流本科课程、省级混合式一流本科课程、省级在线开放课程负责人，江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师，校“三育人”先进个人。主要从事微纳米粒子的生态毒理学和计算毒理学等方面的研究，在Environmental Science & Technology, Environment International, Science of the Total Environment, Environmental Pollution, Nanotoxicology, NanoImpact等期刊发表论文50余篇。
