中國科學院生態環境研究中心環境化學與生態毒理學國家重點實驗室與山東第一醫科大學、北京積水潭醫院等單位合作，在大氣細顆粒物穿透生物屏障及毒性效應方面取得進展，相關研究成果發表在The Proceedings of the National Academy of Sciences（Qi, et al. PNAS.2022）、Nano Today（Qi, et al.Nano Today.2022）、Antioxidants（Yan, et al.Antioxidants.2022）和Journal of Controlled Release（Yan, et al.J Control Release.2022）上。
目前，大氣顆粒物污染的健康效應得到廣泛關注。呼吸暴露可導致細顆粒進入肺部，並穿越氣血屏障進入血液循環中；進入血液循環的顆粒物可跟隨血液循環分佈到不同器官和組織中。然而，現階段對於顆粒物的組織靶點，特別是穿越生物屏障的情況了解甚少。為此，科研人員通過合作研究，利用球差校正透射電鏡和高倍透射電鏡表徵等技術，發現在腦部疾病患者的腦脊液樣本中有外源性的顆粒物，通過形貌、粒徑和化學組成等的比對，鑒定出之前尚未報道過的顆粒物，例如馬來亞石（malayaite）和二氧化鈦（anatase）等，並鑒定出在其它組織器官中被報道過的顆粒物，例如含鐵、含硅和含鈣的顆粒物。該研究團隊進一步使用動物模型進行驗證，並藉助同位素示蹤技術，確認呼吸暴露的細顆粒物可穿透氣血屏障進入血液循環，最終傳輸到大腦組織內，同時損傷血腦屏障。體外的血腦屏障（blood-brain barrier, BBB）模型進一步驗證了上述發現。同位素標記結果顯示，細顆粒物在腦組織中的滯留時間比肝臟和脾臟等其它器官更長，提示了對神經系統長期的慢性健康危害。上述研究成果發表於PNAS（Qi, et al.PNAS. 2022）。
科研人員還利用臨床資源、實驗動物模型等，發現了大氣顆粒物在骨關節的分佈，該項研究為大氣顆粒物的長期暴露與骨關節退行性疾病的發生提供了佐證，相關研究發表於Nano Today（Qi, et al. Nano Today. 2022）。此外，該團隊發現大氣老化顯著影響顆粒物的毒性效應；該團隊在發光納米顆粒物的轉化毒理方面也取得進展。相關成果分別發表於Antioxidants（Yan, et al.Antioxidants.2022）和JCR（Yan, et al. J Control Release.2022）。
該研究得到了國家自然科學基金、科技部和中科院有關項目支持。
圖1.該研究的整體實驗設計示意圖（a）及外源性細顆粒物經呼吸暴露進入大腦的路徑（b）
圖2.經呼吸暴露細顆粒物入侵關節及周圍組織的示意圖
來源：中國科學院生態環境研究中心
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