纳米二氧化铈因其具有很多独特的物理化学性质,被广泛的应用于工业,医学,军事和日常生活等各个领域中。但是大量纳米二氧化铈的使用,给环境和人体健康带来了很多潜在的负面影响。在人们看到其巨大应用潜力的同时,也开始关注纳米颗粒的生物效应。如今,纳米二氧化铈是否有毒,毒性大小情况尚不明确。在本课题中,我们针对上述科学问题评估了7nm二氧化铈,25nm二氧化铈和微米级的二氧化铈对大肠杆菌的毒性作用,结果显示三种二氧化铈颗粒均具有抗菌性,但是尺寸为纳米级别的颗粒毒性明显强于微米级颗粒。氧化应激实验表明,大肠杆菌与纳米颗粒的接触会引起细胞内活性氧水平的显著上升,我们认为这是材料具有毒性的原因之一。在膜稳定性实验中,我们发现只有25nm二氧化铈能破坏膜结构,使大肠杆菌对SDS的溶菌作用更加敏感。从颗粒的团聚和表面电荷情况来看,纳米颗粒的毒性并没有呈现尺寸依赖性,尺寸更小的7nm二氧化铈并没有比25nm二氧化铈呈现出更强的毒性,相反,高浓度的25nm二氧化铈几乎将大肠杆菌全部杀死。在实验中,我们将纳米颗粒分散于不同的分散介质中(生理盐水和PBS缓冲液),来判断表面电荷对材料细胞毒性的影响。结果显示,在生理盐水中,由于纳米颗粒与菌体之间的静电吸引作用,颗粒引起了细胞内活性氧水平的上升,膜稳定性的减弱,最终导致存活率的急剧下降;而在PBS缓冲液中的情况截然不同:纳米颗粒与菌体间存在斥力,大肠杆菌与颗粒几乎没有接触,细胞内活性氧水平也没有改变,膜稳定性无变化,存活率也没有变化。所有的结果都表明表面电荷对纳米二氧化铈的抗菌性起着至关重要的作用。本课题对比了纳米材料与微米材料的毒性差异,研究了各类变量因素对纳米二氧化铈毒性的影响,为纳米材料生物效应研究提供了一个很好的对照试验范本。