石墨烯纳米片和多壁碳纳米管作为土壤污染物对中国白玉螺（Achatina fulica）足部组织中微量元素和代谢物谱的影响

《JOURNAL OF APPLIED TOXICOLOGY》：Alterations in Trace Element and Metabolite Profiles by Graphene Nanosheets and Multi-Walled Carbon Nanotubes as Soil Contaminants in Foot Tissues of the Chinese White Jade Snails (Achatina fulica)

　　纳米材料污染评估研究利用中国白玉蜗牛建立新模型，通过28天暴露实验发现碳纳米管（MWCNTs）显著降低足部铁、钴含量，并引发代谢组学变化，涉及8条KEGG通路。该模型为土壤生态系统纳米材料毒性评估提供新方法。

　　

摘要

碳纳米材料（NMs）的应用日益广泛，这引发了人们对它们可能成为土壤污染物的担忧，然而针对纳米材料相关土壤污染风险的预测模型仍然十分有限。本研究选用了中国白玉蜗牛（Achatina fulica）作为新型模型，用于评估两种代表性的碳基纳米材料——石墨烯纳米片（GNSs）和多壁碳纳米管（MWCNTs）的毒性。1–2周大的蜗牛被暴露在含有1%纳米材料的椰子基质中，持续时间为28天。尽管这种暴露对食物摄入量、体重增加或足部组织（表皮、肌肉层或黏液腺）的结构没有显著影响，但通过对足部组织进行电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析发现，只有MWCNTs显著降低了铁（Fe）和钴（Co）的含量，而GNSs则没有这种效果。代谢组学分析显示，与暴露于GNSs的蜗牛相比，暴露于MWCNTs的蜗牛出现了更明显的代谢紊乱。两种纳米材料均上调了磷脂酰肌醇（38:4）的水平。此外，MWCNTs还增加了磷脂酰胆碱（PC）（44:10）、酪氨酸、γ-谷氨酰苯丙氨酸（38:4）和苯丙氨酸的含量，同时降低了15-脱氧-PGJ2和PC（40:7）的水平。通路富集分析发现，在仅暴露于MWCNTs的蜗牛中，有八个KEGG通路受到显著影响，这些通路包括脂质代谢（甘油磷脂、花生四烯酸和α-亚麻酸代谢）、氨基酸生物合成与代谢（苯丙氨酸/酪氨酸/色氨酸的生物合成与代谢），以及泛醌和其他萜类醌的生物合成。这些发现突显了A. fulica在评估纳米材料引起的土壤生态系统中微量元素失调和代谢重编程方面的实用性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可应合理要求向通讯作者索取。