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银纳米颗粒(Silver nanoparticles,AgNPs)及其相关产品,因其特有的理化性质得以广泛应用。然而,生产生活中AgNPs产品的大规模使用,将不可避免地导致其进入环境。许多研究表明AgNPs可能对环境和生态系统造成危害,如研究表明AgNPs对不同模式生物鼠、蚯蚓、秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,C.elegans)和斑马鱼等均具有显著的生物有效性。然而,纳米银的生态毒性研究尚不充分。食物链作为生态系统的重要组成部分,利用其对AgNPs毒性进行评估具有重要的意义。本研究主要利用大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)和C.elegans组成的二级食物链模型,研究了AgNPs沿该食物链传递及产生的生物学效应,并且分析了粒径及环境因子富里酸(Fulvic acid,FA)对AgNPs在食物链中生物有效性传递的影响。此外,本论文还建立了一种评价纳米材料生物有效性的半流体线虫培养体系,借助此体系,利用线虫模式生物得到的纳米银生物有效性评估相对于其他传统培养体系(NGM、KM)更加灵敏,表明半流体培养体系更加适合于利用线虫进行纳米生物有效性研究。在AgNPs沿食物链传递及生物有效性研究中,分析了聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinyl pyrrolidone,PVP)包被的不同粒径AgNPs(25 nm,75 nm)生物有效性。通过透射电子显微镜(Transmission electron microscopy,TEM)与电感耦合等离子体质谱(Inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)分析,实验结果表明,AgNPs能够在E.coli体内累积,并且通过食物链传递给C.elegans,分布在消化道、皮下组织、肌肉层和生殖腺等器官;我们的研究进一步表明,通过食物链累积的AgNPs可导致C.elegans一系列的毒性效应,包括影响生殖腺细胞的死亡、生殖力及寿命等。相对于粒径较大的AgNPs(75 nm),小粒径的AgNPs(25 nm)更容易在食物链中累积,并对线虫造成更大的毒性效应。更为重要的是,通过食物链累积在C.elegans体内的AgNPs可以传递给后代,并对后代造成一定的损伤,表现出了AgNPs的遗传损伤效应。富里酸(Fulvic acid,FA)是一种重要的天然有机质,广泛存在于环境中。我们的结果显示,FA可以显著改变AgNPs的环境行为,包括促进AgNPs在大肠杆菌与秀丽隐杆线虫体内的累积,并导致AgNPs的生物学效应增加。这一结果表明环境相关因子显著影响环境中纳米材料的生物有效性。为了进一步揭示AgNPs食物链传递的机制,我们分析了胰岛素信号通路在AgNPs食物链传递引发的毒性效应中的作用。结果表明,胰岛素通路的重要组成基因DAF-2、AGE-1和AKT-1的失活将导致AgNPs食物链传递毒性增加;由AgNPs诱导的AKT-2和SGK-1的失活或者PDK-1和AKT-1的激活,引起DAF-16突变增加,导致线虫细胞凋亡减弱,结果显示DAF-2/IGF-1R、AGE-1/PI3K、PDK-1/PDK1和AKT-1/PKB对AgNPs诱导的细胞凋亡发挥负调控作用。从而揭示在AgNPs诱导细胞凋亡的胰岛素信号通路中,关键基因拦截点DAF-16/FOXO对AgNPs造成的胁迫具有较高的敏感性。这些结果显示,胰岛素信号通路在AgNPs食物链传递引发的毒性效应中起到了重要的作用。利用C.elegans对纳米材料进行生态毒性评估的最大难题在于纳米材料在培养介质中的分散问题。纳米材料在传统的线虫培养基,如NGM、KM中,非常容易团聚或解离。我们使用半流体线虫生长培养基(Nematode growth gelrite,NGG)研究了其对线虫暴露的有效性,表明AgNPs可以非常均匀的分散在NGG中,并且Ag+的解离相对稳定,说明AgNPs在NGG中可以稳定存在。TEM等表征也显示AgNPs在NGG中有非常好的分散性。C.elegans毒性研究表明,相比于传统的培养方法(如NGM固体,KM液体等),利用NGG培养系统得到的纳米毒性分析更加准确和灵敏,比如利用种群增长指标,0.01μg/ml AgNPs在NGG中就表现出了对C.elegans显著的毒性。这些结果表明NGG可作为评价纳米材料生物有效性的一个较理想的体系。