一种评估有机磷酸酯阻燃剂毒性的模型及其应用制造技术

本发明专利技术属于面向生态风险评价的测试策略领域，具体的说是一种评估有机磷酸酯阻燃剂毒性的模型及其应用。模型在评估有机磷酸酯阻燃剂毒性中的应用。即在金电极表面构建磷脂双分子层生物膜，通过电化学交流阻抗法检测模拟有机磷酸酯阻燃剂和生物膜的作用阻抗值。根据交流阻抗值预测模拟有机磷酸酯阻燃剂和生物膜的相互作用。采用本发明专利技术方法可以预测不同结构有机磷酸酯阻燃剂与生物膜的相互作用，并且可以检测有机磷阻燃剂和纳米材料联合作用与生物膜的相互作用。该方法成本低廉、易于重复、简便而快速，能够大量节省实验测试所需的人力、费用和时间。使用本发明专利技术预测的结果，可为评价该类污染物的生态风险性提供理论依据。

A model for assessing toxicity of organophosphate flame retardants and its application

The invention belongs to the field of testing strategy for ecological risk assessment, in particular to a model for evaluating the toxicity of organic phosphate flame retardants and its application. The model was applied to evaluate the toxicity of organic phosphate flame retardants. Phospholipid bilayer biofilm was constructed on the surface of gold electrode, and the impedance values of simulated organic phosphate flame retardant and biofilm were measured by electrochemical impedance spectroscopy. The interaction between simulated organic phosphate flame retardant and biofilm was predicted based on AC impedance. The method can predict the interaction between organic phosphorus ester flame retardants with different structures and biofilm, and can detect the interaction between organic phosphorus flame retardants and nano materials and biofilm. This method is low cost, easy to repeat, simple and fast, and can save a lot of manpower, cost and time for experimental testing. The results predicted by the present invention can provide theoretical basis for evaluating the ecological risk of such pollutants.

【技术实现步骤摘要】
一种评估有机磷酸酯阻燃剂毒性的模型及其应用
本专利技术属于面向生态风险评价的测试策略领域，具体的说是一种评估有机磷酸酯阻燃剂毒性的模型及其应用。
技术介绍
纳米材料在材料科学、生物医学、信息技术、环境污染治理、能源、催化及国家安全等方面均具有广阔的应用前景。然而，随着在众多领域的大规模生产和广泛应用，纳米材料将不可避免地被释放到水、空气和土壤等环境中，并随之进入生物体内。由于纳米材料具有独特的理化性质，其对生态系统和生物体将产生很多潜在的不利影响，纳米材料的生物安全问题已受到越来越广泛的关注。石墨烯纳米材料具有优良的吸附性能和表面性质，进入环境后很容易与其它的环境污染物(如重金属污染物、有机污染物等)发生相互作用，并影响这些污染物的环境行为。随着溴系阻燃剂的禁用，有机磷酸酯阻燃剂(OPFRs)作为一种替代产品，目前已经被大量生产和使用。由于是添加型阻燃剂，OPFRs被广泛应用于建材、纺织、化工和电子等行业，容易被释放到环境中。目前已在多种环境介质及生物体内不同程度检出。释放到环境中的OPFRs必将产生一系列的生态风险，它们所引起的环境问题正逐步得到研究者的关注。因此，有必要深入研究OPFRs的生态毒理学效应，纳米材料和OPFRs的联合毒理效应及作用机制，为该类化合物的污染预防和控制管理提供依据。生物膜是以磷脂双分子层为基础构成的各种膜结构的统称，是生物体的重要组成部分，具有很多重要的功能。目前对于OPFRs的毒性，主要采用传统的细胞毒理学方法进行研究，但完全依靠细胞毒理学方法来获得OPFRs的全部数据，具有巨大的财政压力。同时，OPFRs的种类和日常使用数目正在迅速增加，对这些OPFRs进行一一实验测试，无法满足环境监管的需求，亟需发展成本低且快速的OPFRs评估方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种简便、快捷、易于重复、高通量、高效预测一种评估有机磷酸酯阻燃剂毒性的模型及其应用。为实现上述目的，本专利技术采用技术方案为：一种磷脂双分子层生物模型的应用，模型在评估有机磷酸酯阻燃剂毒性中的应用。所述模型在评估有机磷酸酯阻燃剂和其他污染物毒性中的应用。其中：其他污染物为与有机磷酸酯阻燃剂结构互补，能够相互吸附的物质，即碳纳米材料如石墨烯等。所述模型为在电极表面形成的磷脂双分子层生物膜。采用“冰冻-涂抹”法在金电极表面构建共价结合的磷脂双分子层。具体为：1)将处理后金电极浸泡在含DPPTE溶解液中，DPPTE分子通过头部的巯基与金形成“Au-S”共价键，即可自组装形成单层膜；2)采用“涂抹-冻结”法通过亲水和疏水作用力在DPPTE分子层表面添加DPPC分子层，从而构建出磷脂双分子层。所述DPPC为粉末状1,2-二棕榈酰-sn-甘油磷脂酰胆碱(1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine,DPPC,>99％)，DPPTE为1,2-二棕榈酰-sn-甘油磷脂酰硫代乙醇(1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphothioethanol,DPPTE,>99％)。一种利用模型评估有机磷酸酯阻燃剂毒性的方法，利用构建的磷脂双分子层生物膜，采用电化学交流阻抗法检测生物膜在不同有机磷酸酯阻燃剂存在下的生物膜电导率和阻抗值，根据生物膜电导率和阻抗的变化，预测有机磷酸酯阻燃剂对生物膜通透性的影响，实现对OPFRs的毒性评价。进一步的说：将获得的生物膜在不同有机磷酸酯阻燃剂存在下的生物膜电导率和阻抗值采用模拟电路图进行数据拟合，根据阻抗值和电导率的数值大小，体现所述有机磷酸酯阻燃剂毒性高或低。阻抗值即是该有机磷阻燃剂存在情况下模拟双层膜的阻抗值。根据阻抗值和电导率的数值大小，体现所述有机磷酸酯阻燃剂毒性高或低：即1)与对照组相比阻抗值越小，说明模拟生物膜完整性被破坏越严重，生物膜的通透性受到影响，毒性就越高。2)与对照组相比阻抗值越大，说明有机磷阻燃剂可能覆盖在双层膜的表面，从而阻断电子的流通，导致了阻抗值变大。进而可见生物膜的通透性受到影响，会影响生物膜的功能。所述电化学方法为：使用三电极系统进行电化学检，工作电极为经过双层膜修饰的金电极，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂电极。电化学检测仪器为CHI760D电化学工作站，采用交流阻抗法(EIS)检测模拟生物膜电导率和阻抗的变化。本专利技术具有以下有益效果及优点：本专利技术采用“冰冻-涂抹”法在金电极表面构建共价结合的磷脂双分子层，从而形成模拟生物膜，利用生物膜构建模型，通过模型并采用EIS检测模拟生物膜电导率和阻抗的变化，进而实现对石墨烯和TPP的毒性评价，为评价该类污染物的生态风险性提供理论依据；具体为：1.本专利技术构建人工模拟生物膜简单、易于重复、具有良好的稳定性、高通量筛选和高效预测能力。2.采用本专利技术方法可以预测不同结构有机磷酸酯阻燃剂和纳米材料，该方法成本低廉、简便而快速，能够大量节省实验测试所需的人力、费用和时间。3.本专利技术采用电化学方法测定多种有机磷酸酯与模拟生物膜之间的通透性，进而实现判定其对环境过程和毒理效应。4.本专利技术利用交流阻抗法(EIS)测定有机磷酸酯与构建的模拟生物膜之间的电导率和阻抗变化。检测结果采用使用电化学工作站自带软件进行数据处理，使用OriginPro8.0软件作图。能够最大程度的保证检测结果的准确性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的交流阻抗谱的实验结果进行数据拟合使用的模拟电路图。图2为本专利技术实施例提供的双层膜修饰金电极、裸金电极、DPPC和DPPTE的交流阻抗图。图3为本专利技术实施例提供的不同浓度TPP与双层膜修饰电极作用后的交流阻抗图。图4为本专利技术实施例提供的不同浓度TEP与双层膜修饰电极作用后的交流阻抗图。图5为本专利技术实施例提供的不同浓度TBP与双层膜修饰电极作用后的交流阻抗图。图6为本专利技术实施例提供的不同浓度TCPP与双层膜修饰电极作用后的交流阻抗图。图7为本专利技术实施例提供的1.0mg/L石墨烯和1.0mg/LTPP单独以及共同作用时双层膜修饰金电极的交流阻抗图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术采用模型在评估有机磷酸酯阻燃剂毒性中的应用。即在金电极表面构建磷脂双分子层生物膜，通过电化学交流阻抗法检测模拟有机磷酸酯阻燃剂和生物膜的作用阻抗值。根据交流阻抗值预测模拟有机磷酸酯阻燃剂和生物膜的相互作用。采用本专利技术方法可以预测不同结构有机磷酸酯阻燃剂与生物膜的相互作用，并且可以检测有机磷阻燃剂和纳米材料联合作用与生物膜的相互作用。该方法成本低廉、易于重复、简便而快速，能够大量节省实验测试所需的人力、费用和时间。使用本专利技术预测的结果，可为评价该类污染物的生态风险性提供理论依据。本专利技术有机磷酸酯阻燃剂毒性的方法，其通过使用DPPC和DPPTE在金电极表面构建了模拟生物膜，应用交流阻抗法测定了模拟生物膜在电解液中产生的交流阻抗值，利用模拟电路图对实验结果进行数据拟合，表征双层磷脂膜的完整性；利用交流阻抗法检测双层磷脂膜与有机磷酸酯相互作用后的交流阻抗值。模型的应用域明确，具有良好的拟合效果、稳健性和预测能力。在获得化合物模拟生物膜阻抗值的基础上，通过使用电化学工作站自带软件进行数据处理，使用OriginPr本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷脂双分子层生物模型的应用，其特征在于：模型在评估有机磷酸酯阻燃剂毒性中的应用。

【技术特征摘要】
1.一种磷脂双分子层生物模型的应用，其特征在于：模型在评估有机磷酸酯阻燃剂毒性中的应用。2.按权利要求1所述的磷脂双分子层生物模型的应用，其特征在于：所述模型在评估有机磷酸酯阻燃剂和其他污染物毒性中的应用。3.按权利要求1或2所述的磷脂双分子层生物模型的应用，其特征在于：所述模型为在电极表面形成的磷脂双分子层生物膜。4.按权利要求3所述的磷脂双分子层生物模型的应用，其特征在于：采用“冰冻-涂抹”法在金电极表面构建共价结合的磷脂双分子层。5.按权利要求4所述的磷脂双分子层生物模型的应用，其特征在于：1)将处理后金电极浸泡在含DPPTE溶解液中，DPPTE分子通过头部的巯基与金形成“Au-S”共价键，即可自组装形成单层膜；2)采用“涂抹-冻结”法通过亲水和疏水作用力在DPPTE分子层表面添加DPPC分子层，从而构建出磷脂双分子层。6.按权利要求5所述的评估有机磷酸酯阻燃剂毒性的模型，其特征在于：所述DPPC为粉末状1,2-二棕榈酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斐，孟祥敬，吴惠丰，丁家旺，
申请(专利权)人：中国科学院烟台海岸带研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37