甲穀素奈米廢棄物對水生魚類的毒性影響之研究

生物可分解及低毒性的甲殼素常被用來合成奈米粒子以運輸藥物，為了增加奈米粒子運輸的效率，降低甲殼素的分子大小作為奈米材料是常用的策略。甲殼素奈米材料是帶有正電的分子，與帶負電的材料及物質組裝成奈米粒子。未組裝成奈米粒子的甲殼素奈米材料，常常被認為是不具毒性的材料，而直接排放至環境中。尤其是奈米科技工業產生的大量廢棄物，是否可以直接排放至環境中?有關甲殼素的毒性研究已相當清楚，但對於甲殼素奈米材料，目前的研究較不完整。在我們的初步研究中，我們發現甲殼素奈米材料對於斑馬魚的肝細胞、小魚及成魚，具有很高的毒性，但對於未切割的甲殼素及甲殼素奈米粒子，則沒有相同的毒性。斑馬魚小魚浸泡在溶於水的100 ppm的甲殼素奈米材料中，卵膜會於30分鐘內破裂，在卵膜破裂前，可以觀察到小魚有煩燥不安及抽搐的行為。再以scanning ion-electrode technique (SIET)技術測量，顯示有大量的鈉離子從細胞中排放出來。斑馬魚成魚浸泡在溶於水的100 ppm的甲殼素奈米材料中，會在30分鐘內死亡。進一步以化學染色分析死亡的斑馬魚成魚，發現鰓絲斷裂、表皮研裂、小腸及下層肌肉破損。進一步以Trypan Blue及掃描式電子顯微鏡分析甲殼素奈米材料在斑馬魚的肝細胞的毒性，顯示細胞膜有大量的破損。進一步以斑馬魚小魚分析甲殼素奈米材料在河水中的毒性，顯示仍有很高的毒性。因此，我們認為甲殼素奈米材料會破壞小魚的上皮層及成魚的鰓絲，而造成死亡，合成奈米粒子過程中產生的奈米廢棄物，在排放前應該先進行處理。 為了進一步研究甲殼素奈米材料的毒性與浸泡濃度及時間的關係，我們提出了這個三年的計畫。在第一年和第二年期間，我們預計在斑馬魚的小魚及成魚，研究不同的濃度的甲殼素奈米材料溶解在水及河水中，其毒性與浸泡時間的關係。我們也將以表皮、小腸、肌肉及鰓的螢光轉殖魚，即時的觀察甲殼素奈米材料對小魚傷害的影響。在第二年及第三年期間，我們將以吳郭魚的小魚及成魚，研究不同的濃度的甲殼素奈米材料溶解在水及河水中，毒性與浸泡時間的關係。在第三年，我們將以生物相容性的材料，研究中和甲殼素奈米材料的策略，在排放前減低對水生魚類的毒性。我們的計畫將提供以轉殖螢光斑馬魚作為即時及可行的評估毒性測定平台，我們認為其他同樣帶正電的奈米材料應該利用這個平台，在排放前進行毒性測試。