纳米材料是指材料的基本结构单元至少有一维小于100毫微米的材料。这些材料被越来越多的用于商业用途，例如填充料、遮光剂、催化剂、半导体材料、化妆品、微电子工程和药物载体。在这种粒径范围的材料可能会与环境间产生一些特殊的物理或化学作用。因此，它们的性质会与其相应的常规大小的材料性质有所不同。纳米级别可以使这些材料表现出超常的导电性，活动性和光学敏感性。然而，当这些纳米材料与环境生物系统相互作用时可能对生物系统造成潜在的威胁甚至伤害。所以，对这些纳米材料进行毒理测试以保证产品的使用安全就成为了目前紧急需要解决的问题。

从而研究纳米颗粒对低等微生物（原生生物）的毒性也就引起了广泛的关注，因为这些微生物广泛大量的存在于生态系统中，对其研究存在着双重意义：纳米颗粒对这些微生物的毒理实验结果不仅可以对特殊纳米材料的生态毒性作出评估，而且还有助于了解纳米材料对环境毒性的潜在机制。纳米颗粒对水生原生生物的毒性影响特别显著。因为原生生物不同于多细胞生物体（例如：水蚤）。它们是单细胞生物，而且不同于单细胞藻类的是它们并没有防护性的细胞壁。这样，纳米颗粒就可以比进入细菌和藻类细胞更容易地进入到原生动物的细胞内，从而可以对细胞结构和细胞器进行直接的相互作用。草履虫类原生生物是带有纤毛的单细胞原生动物，它们广泛分部于淡水中。草履虫可以用它们的细胞壁进行吞噬作用来吸收固体的食物颗粒。其主要以细菌和藻类为食，并被多细胞动物所捕食（如桡足类和大型的原生生物）。所以，草履虫和其他纤毛虫类代表了在微生物体和多细胞动物间主要的食物链。此外，由于纳米颗粒可能将会通过这些低等微生物进入食物链，从而有可能生物积累在更高营养级的生物体中，这样也就可能影响到整个生物链并增加对人类产生的威胁。所以研究纳米材料对原生生物的毒性也就存在着重要的意义。

目前，镧系氧化物#8212;#8212;二氧化铈由于其高储氧能力，在和间的低氧化还原电位和其对UV吸收的潜在能力，使其广泛的应用在很多新的纳米技术中。最近, 纳米CeO₂作为柴油添加剂用来降低颗粒燃烧后的尾气排放和作为催化转化器的组成部分，被越来越多的应用在汽车工业中。然而，纳米CeO₂的各式各样的应用必然使其纳米颗粒释放到环境中。但随后其对环境的影响仍然处于未知状态。而随着CeO₂纳米颗粒使用量的增加，对CeO₂纳米颗粒进行潜在的生态毒理影响评估也就变的十分迫切。事实上，CeO₂是作为在经济合作与发展组织（OECD）名单上紧急需要评定的纳米材料。然而，目前对其进行的生态毒理研究相对较少，并没有对其进行完整的风险评估。

迄今为止，大多数研究是关于评估金属氧化物纳米颗粒在哺乳动物细胞中的毒性。而在研究CeO₂和其它金属氧化物纳米颗粒对细菌生态系统的研究就相对较少。Thill等人（2006）研究报道说商业CeO₂纳米颗粒在硝酸钾溶液中对大肠杆菌存在毒性，这是由于在纳米颗粒被细胞表面吸收产生的氧化应激反应造成的。相反的是，其他研究人员得出结论表明CeO₂纳米颗粒没有明显的细菌毒性。

而关于金属氧化物纳米颗粒细胞毒性的机理已经有了相对较多的研究。虽然具体的毒性机理尚不明确，但金属氧化物纳米颗粒对单细胞生物的毒性至少在某种程度上归因于纳米颗粒和细胞表面的相互作用。研究表明，CeO₂纳米颗粒和细胞表面的直接接触对细胞毒性的表现来说是必要的，并且它们之间的相互作用对纳米颗粒的细胞毒性极为重要。无论是通过物理方式或化学方式都可以使纳米颗粒对细胞表面造成直接的损害，从而导致细胞死亡。纳米颗粒和细胞的长久接触很可能改变细胞的表面性质或其完整性，并且通过内吞作用或直接渗透引起纳米颗粒的内部化。进入细胞内部的纳米颗粒可能会对细胞器（如：溶酶体和线粒体）起到进一步的不良影响，甚至是DNA和其他生物大分子。

尽管工业化的纳米颗粒可能会对环境产生毒性影响，现在却没有具体的结论性数据或文章指明这些影响将会成为一个主要的环境问题或者这些问题不能被科学合理地方法解决。我们不能再忽视纳米颗粒的安全评估问题，并且我们需要一个前瞻性的方法对纳米颗粒的使用进行管理。此外，我们也应该看到纳米毒性也可以对人类产生积极的结果。比如一些纳米颗粒只倾向于攻击靶细胞线粒体并启动程序性细胞死亡，我们可以将这一特点应用到新一代的癌症化疗原理上。

参考文献：

[1] Nel, A.; Xia, T.; Madler, L.; Li, N. Toxic potential of materials at the nanolevel. Science 2006, 311 (5761), 622#8211;627.

[2] Zhao, Y.; Xing, G.; Chai, Z. Nanotoxicology: Are carbon nanotubes safe. Nat. Nanotechnol. 2008, 3 (4), 191#8211;192.

[3] Liu, L.; Spoerke, J.; Mulligan, E.; Chen, J.; Reardon, B.; Westlund, B.; Sun, L.; Abel, K.; Armstrong, B.; Hardiman, G. High-throughput isolation of Caenorhabditis elegans deletion mutants. Genome Res. 1999, 9 (9), 859#8211;867.