纳米材料的许多独特的性质使其应用领域十分广泛，同时纳米材料对环境和人类健康的负面影响也引起了人们的关注。相比纳米材料合成和应用技术的飞速发展，目前对纳米材料的毒性研究还处于初级阶段，缺乏方法学的积累、毒性效应的全面研究和毒性机理的深入探讨。另外，纳米材料广泛使用又使其在环境中的存在非常普遍，大大增加了这类材料与环境中的污染物尤其是可持久性有机污染物接触机会。虽然人们对环境中持久性有机污染物的毒性已进行了很多研究，但对纳米材料与持久性污染物共存的毒性研究几乎没有。基于此，本文利用全细胞细菌传感器（一组能够对细胞损伤产生应激反应并产生光信号的重组发光细菌）对纳米铜以及纳米铜与五氯苯酚（pentachlorophenol,PCP）共存时的毒性效应进行了分析，并初步探讨了可能的毒性机理。本论文的主要研究工作如下：1.利用全细胞生物传感器（包括分别对氧化损伤、蛋白损伤、细胞膜损伤和DNA损伤响应的四株重组发光细菌）研究纳米铜的毒性效应和毒性机理。根据重组发光细菌对纳米铜的响应，发现纳米铜不仅能产生强氧化胁迫效应，而且能够引起多种生物大分子的损伤，如蛋白质损伤、DNA损伤和细胞膜损伤，以及抑制细胞生长。通过酶去毒性分析试验证明纳米铜的毒性效应主要由纳米铜在溶液中产生的过氧化氢引起。用原子吸收法检测了纳米铜在溶液中的溶解。用新亚铜灵试剂检测到了纳米铜溶液中所产生的Cu(I)。亚铜螯合剂与传感菌株联合使用发现释放的Cu(I)的氧化与过氧化氢生产有着密切的关系。此外，TEM研究表明纳米铜可以快速地吸附在细胞膜上并被细胞吞入。相比之下，微米铜颗粒相对稳定，几乎无毒，这表明评估纳米材料的毒性具有重要的意义；Cu(II)只有在相对高浓度时才可诱导蛋白质损伤、细胞膜损伤和轻微的DNA损伤。本工作不仅表明铜粒子的生物毒性是粒子尺寸依赖的，而且指出金属离子的价态分析在金属纳米材料的毒性研究中是非常必要的。作为一种简单的体外生物毒性筛查方法，全细胞生物传感器在纳米材料毒性快速筛查和初步推断其毒性机理方面具有很好的应用前景。2.利用全细胞生物传感器（包括分别对氧化损伤和DNA损伤响应的两株重组发光细菌）研究纳米铜与PCP的共存时的毒性效应，实验结果表明纳米铜与PCP共存会对细胞产生协同的氧化损伤和DNA损伤。酶去毒性分析试验和过氧化氢、Cu(I)分别与PCP共存的毒性分析证明纳米铜与PCP的协同毒性效应与纳米铜在溶液中产生的过氧化氢和Cu(I)有关。利用乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase,LDH）法检测纳米铜与PCP对细胞膜的损伤，发现二者都会对细胞膜产生损伤，共存时对细胞膜的损伤程度更大。由此推测纳米铜与PCP共存对细胞产生协同毒性可能是由于二者共存加剧对细胞膜的损伤，增加细胞膜的通透性从而使得纳米铜更容易进入细胞以致细胞毒性的加剧。另外，通过HPLC检测物质的转化，初步推测纳米铜与PCP的协同毒性与PCP的代谢物无关。