LIBS元素分布成像技術(shù)應用：重金屬量子點在白芥子中的毒性、富集和遷移

 

      熒光量子點（QD）標記較之傳統(tǒng)的生物探針，具有光穩(wěn)定性強等諸多優(yōu)勢，越來越廣泛的應用于生物標記、生物成像、生物靶向、向靶給藥等諸多領(lǐng)域中。但CdTe QD（無硅殼的Cd核量子點）在液體中會游離出Cd離子而毒害環(huán)境，硅殼處理是防止Cd游離的非�？尚械慕鉀Q辦法。

      Pavlina Modlitbova等（Jozef Kaiser團隊）對不同濃度CdCl₂、CdTe QDs、CdTe/SiO₂ QDs（覆硅殼的CdTe核量子點）處理下的白芥子樣品進行測量，通過元素分布研究其對Cd不同形式化合物的吸附、吸收、轉(zhuǎn)運、富集的規(guī)律；通過根形態(tài)分析和葉綠素熒光成像分析研究其毒理規(guī)律，結(jié)果于2020年發(fā)表于Chemosphere雜志上。

1.元素分布測量：Cd于不同化合物中、不同濃度下在白芥子中的分布規(guī)律：

      Cd在白芥子中的富集隨化合物濃度升高而增強，并且CdCl₂ > CdTe QDs > CdTe/SiO₂ QDs。但Cd由根向地上部分的轉(zhuǎn)運和分布比例卻是CdTe/SiO₂ QDs最高。

     （限于篇幅，LIBS成像本文只附200μM CdCl₂處理樣品圖）由LIBS圖像可見，CdCl₂和CdTe QDs分別處理后，Cd在白芥子中的分布規(guī)律是一致的：20μM時Cd只分布在根部2/3以下，200μM時，莖下半部分可以檢測到Cd元素。而CdTe/SiO₂ QDs無論高濃度還是低濃度，白芥子莖中都可以檢測到Cd元素。

 

 

      1.F₀變化: 200μm CdTe QDs處理下升高，原因可能是LHCs（捕光色素復合體）磷酸化作用及其從PSII分離，導致LHCs能量捕獲效率降低。而F₀降低可能是Cd導致葉綠素含量降低而引起。

      2.F_V/F_M和φ_PSII降低：通常認為植物處于脅迫狀態(tài)。其可能的原因是Cd導致活性氧增加，造成類囊體膜的脂類和蛋白質(zhì)降解；Cd擾亂Ca離子從而導致放氧復合體喪失活性。結(jié)果是LHCs效率降低，PSII功能受抑制或者破壞。

      3.Rfd降低：意味著PSII處、PSII與PSI之間的電子傳遞鏈破壞，可能與Cd²⁺影響LHC、b6f色素復合體、質(zhì)體藍素功能穩(wěn)定性有關(guān)。

      通過比較根長和葉綠素熒光成像參數(shù)，得到Cd在不同化合物中對白芥子的毒性強度規(guī)律是：CdTe/SiO₂ QDs > CdTe QDs > CdCl₂；并且濃度越高影響越大。

        結(jié)合元素測量，其毒理機制可以解釋為:CdTe QDs和CdCl₂通過游離的Cd離子與植株直接接觸而對植株產(chǎn)生毒害；但CdTe/SiO₂ QDs在水中性質(zhì)穩(wěn)定，進入植株根部后由木質(zhì)部向地上部分運移，在該過程中釋放出Cd離子從而毒害植株。

參考文獻：Pavlína Modlitbov, Pavel Porízka, Jozef Kaiser et al., A Detail investigation of toxicity, bioaccum ulation, and translocatio n of Cd-base d quantum dots and Cd salt in white mustard. [J] Chemosphere., 251 (2020) 126174

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