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中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境化學(xué)與生態(tài)毒理學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與山東第一醫(yī)科大學(xué)、北京積水潭醫(yī)院等單位合作，在大氣細(xì)顆粒物穿透生物屏障及毒性效應(yīng)方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)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(yīng)得到廣泛關(guān)注。呼吸暴露可導(dǎo)致細(xì)顆粒進(jìn)入肺部，并穿越氣血屏障進(jìn)入血液循環(huán)中；進(jìn)入血液循環(huán)的顆粒物可跟隨血液循環(huán)分布到不同器官和組織中。然而，現(xiàn)階段對(duì)于顆粒物的組織靶點(diǎn)，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征等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)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(xué)組成等的比對(duì)，鑒定出之前尚未報(bào)道過的顆粒物，例如馬來亞石（malayaite）和二氧化鈦（anatase）等，并鑒定出在其它組織器官中被報(bào)道過的顆粒物，例如含鐵、含硅和含鈣的顆粒物。該研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步使用動(dòng)物模型進(jìn)行驗(yàn)證，并借助同位素示蹤技術(shù)，確認(rèn)呼吸暴露的細(xì)顆粒物可穿透氣血屏障進(jìn)入血液循環(huán)，最終傳輸?shù)酱竽X組織內(nèi)，同時(shí)損傷血腦屏障。體外的血腦屏障（blood-brain barrier, BBB）模型進(jìn)一步驗(yàn)證了上述發(fā)現(xiàn)。同位素標(biāo)記結(jié)果顯示，細(xì)顆粒物在腦組織中的滯留時(shí)間比肝臟和脾臟等其它器官更長，提示了對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)長期的慢性健康危害。上述研究成果發(fā)表于PNAS （Qi, et al. PNAS. 2022）。 

科研人員還利用臨床資源、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型等，發(fā)現(xiàn)了大氣顆粒物在骨關(guān)節(jié)的分布，該項(xiàng)研究為大氣顆粒物的長期暴露與骨關(guān)節(jié)退行性疾病的發(fā)生提供了佐證，相關(guān)研究發(fā)表于Nano Today（Qi, et al. Nano Today. 2022）。此外，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)大氣老化顯著影響顆粒物的毒性效應(yīng)；該團(tuán)隊(duì)在發(fā)光納米顆粒物的轉(zhuǎn)化毒理方面也取得進(jìn)展。相關(guān)成果分別發(fā)表于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(xué)基金、科技部和中科院有關(guān)項(xiàng)目支持?！?nbsp; 

圖1.該研究的整體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖（a）及外源性細(xì)顆粒物經(jīng)呼吸暴露進(jìn)入大腦的路徑（b） 

圖2.經(jīng)呼吸暴露細(xì)顆粒物入侵關(guān)節(jié)及周圍組織的示意圖