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为探究 MIL-101 及其氨基功能化衍生物 MIL-101-NH?对淡水藻类的毒性，研究人员用不同浓度（0.1-50 mg/L）处理衣藻 7 天，评估其对藻活性、光合作用及代谢的影响。发现高浓度处理可致藻活性降低、代谢重编程，毒性主要源于颗粒物理作用，功能化影响毒性差异，为 MOFs 生态风险评估提供依据。
在环境治理领域，金属有机框架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）因高表面积、可调孔径等特性备受关注，尤其 MIL 系列 MOFs 凭借出色的化学稳定性在水处理中应用广泛。然而，随着其使用增加，MOFs 向水生环境的释放不可避免，但其对水生生物的毒性效应研究却尚处起步阶段，尤其是淡水藻类对 MIL-101 及其氨基功能化衍生物 MIL-101-NH?的响应机制仍不明确。衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）作为生态毒理学研究的模式生物，具有生长迅速、培养适应性强等特点，探究其与 MOFs 的相互作用对评估 MOFs 的生态风险至关重要。在此背景下，国内研究人员开展了相关研究，旨在揭示 MIL-101 系列 MOFs 对淡水藻类的毒性影响及功能化修饰的作用，该研究成果发表在《Aquatic Toxicology》。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：通过扫描电子显微镜（SEM）观察 MOF 颗粒的形貌和尺寸，利用粉末 X 射线衍射（PXRD）分析晶体结构以确认纯度，借助粒径分析仪测定 Zeta 电位和流体动力学直径；通过藻细胞活性检测和光合作用活性评估来衡量 MOFs 对衣藻的生理影响；运用非靶向代谢组学技术全面分析衣藻在 MOFs 暴露下的代谢变化，以揭示其生理状态的改变。
颗粒表征结果
扫描电子显微镜图像显示，MIL-101 和 MIL-101-NH?均呈现八面体晶体形态，最终晶体尺寸均在 100 nm 以内。粉末 X 射线衍射图谱显示，两者的主要衍射峰与计算图案吻合良好，证实其晶体结构中无杂质，且均具有尖锐的峰和高强度，表明晶体结构良好。
藻细胞活性和光合作用影响
当衣藻暴露于 50 mg/L 的 MIL-101 或 MIL-101-NH?时，藻细胞活性降低，光合作用活性受到抑制；而低浓度（0.1 mg/L）的两种 MOFs 均未引起任何可检测到的生理变化。这表明高浓度的 MOFs 颗粒对衣藻的生理功能有显著的负面影响，且存在浓度依赖效应。
代谢组学分析结果
非靶向代谢组学研究发现，高浓度的 MIL-101 和 MIL-101-NH?处理导致衣藻发生显著的代谢重编程，不同功能化的 MOFs 对代谢的影响存在差异。这提示 MOF 的功能化修饰会影响其与藻细胞的相互作用，进而导致不同的生物学效应。
毒性机制探讨
研究表明，观察到的藻毒性主要归因于 MOF 颗粒与藻细胞的直接物理相互作用，而非金属离子的释放。功能化修饰（如氨基的引入）会影响 MOF 的表面特性，从而对其生物效应产生影响，进一步揭示了功能化在 MOF 相关环境影响中的重要性。
综合研究结果可知，MIL-101 和 MIL-101-NH?在高浓度下会对衣藻的活性、光合作用和代谢产生不利影响，且毒性主要源于颗粒的物理作用，功能化修饰显著影响了 MOF 的生物效应。该研究为深入了解 MOFs 在水生生态系统中的生态影响提供了有价值的见解，强调了在 MOF 的设计和应用中考虑功能化对环境安全性影响的重要性，有助于指导 MOFs 的合理设计和可持续应用，以减少其对水生生物和生态系统的潜在风险。
