阴永光研究组在纳米硫化汞（Mercury sulfide nanoparticles, HgSNPs）生物有效性研究方面取得了新进展，相关成果以“Direct Uptake and Intracellular Dissolution of HgS Nanoparticles: Evidence from a Bacterial Biosensor Approach”为题发表在Environmental Science & Technology。
纳米硫化汞（HgSNPs）广泛存在于各种环境介质中，如缺氧底泥、底泥间隙水、环境生物膜，以及有氧土壤、天然表层水和废水，可被微生物转化为高毒性甲基汞或挥发性元素汞。但是，如何评估纳米硫化汞的生物有效性仍是我们目前面临的巨大挑战。此外，微生物对纳米硫化汞的吸收利用仅仅反映了其对纳米态和离子态汞的综合效应，仍存在“吸收-溶解”及“溶解-吸收”的争论。
针对该科学问题，该研究采用Hg-S-DOM三元体系，合成了粒径为3.17 ± 0.96 nm的纳米硫化汞。以汞诱导型传感器E. coli UCRF和组成型传感器E. coli ACPF为模型微生物，建立了可定量纳米硫化汞生物有效性的分析技术。在此基础之上，考察了细菌对纳米硫化汞的溶解及活化途径。结果显示，纳米硫化汞可快速诱导传感细菌的荧光表达，在10 h内其信号响应与汞离子（Hg(II)）相当，提示纳米硫化汞具有较高的生物有效性。细菌暴露于纳米硫化汞（200 µg L-1）后，胞内总汞含量比汞离子（200 µg L-1）暴露组高3.52 ~ 8.59倍，提示细菌胞内的硫化汞仅部分发生溶解。采用尺寸排阻色谱（SEC）-ICP-MS对汞形态分析发现，细菌滤液不会导致纳米硫化汞的溶解，提示其是以纳米颗粒的形式进入胞内。结合荧光强度和胞内总汞分析发现，纳米硫化汞的胞内溶解率为22~29%。大肠杆菌对纳米硫化汞的快速摄入及较高的胞内溶解率提示，我们过去可能低估了纳米硫化汞在汞生物地球化学循环中的重要作用。
图1. HgSNPs的微生物摄入及胞内溶解
论文的第一作者为博士后/特别研究助理向玉萍，通讯作者为阴永光研究员。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项和中国科学院青年创新促进会优秀会员等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c02664
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