俄罗斯库尔恰托夫研究所创新使用大科学装置评估接触重金属纳米粒子的风险

近日，来自物理研究所和生物与生物技术学院的科学家们携手合作，使用了国家研究中心“库尔恰托夫研究所”的大科学装置，首次详细探讨了宏观和纳米尺寸氧化镉(CdO)对春大麦(Hordeum vulgare L.)细胞和组织中吸收、转化、结构及功能变化的影响，该研究得到了俄罗斯科学基金会的资助，并发表在《环境研究》杂志上。。

随着农业中磷肥和除草剂的广泛使用，以及工业、燃料和能源企业以及化工厂的排放量和废物积累逐年攀升，所有生态系统中的重金属浓度，尤其是毒性极强的镉金属，也在不断增加。这引发了科学家们对镉对生物体影响研究的重视。

ABiB(生物与生物技术学院)的科学家提出了一种新策略，利用最新的物理方法，结合多种技术和分析仪器，如傅里叶变换红外光谱(FTIR)、动态光散射(DLS)、X射线荧光分析(XRF)、扫描电子显微镜(SEM-EDXMA和TEM)、X射线衍射(XRD)以及XAFS光谱等，对氧化镉纳米颗粒的合成及其在大麦组织中的定性和定量评估进行了深入研究。

研究发现，CdO纳米颗粒能够深入渗透到大麦植物的组织中，并在那里积累形成新的矿物相。这些纳米粒子的毒性作用显著影响了细胞内结构的形态，尤其是光合作用的主要细胞器，从而明显降低了确保植物生长的代谢过程水平。

项目的主要实施者、AB&B SFU的博士Vishnu Rajput表示：“这项研究首次结合了技术和分析仪器方法，以研究植物组织中纳米和宏观形式的氧化镉化合物的转化、结构和功能变化，这种组合方法可用于评估与接触各种金属化合物纳米颗粒相关的风险。”

项目负责人、物理和数学科学博士、物理科学研究所首席研究员、南联邦大学的维多利亚·舒瓦耶娃补充道：“根据X射线衍射分析的结果，我们揭示了大麦根和叶样品中元素化学成分的定量差异。这项研究使得展示如何结合一些仪器方法来研究生物体复杂基质中纳米粒子的特性和行为成为可能。”