納米毒理學家加入霧霾健康效應研究陣營
2014-10-14
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10月13日，北京持續幾天的霧霾剛剛散去。
此時，國家納米科學中心中科院納米生物效應與安全性重點實驗室的科學家們正在實驗室里忙碌著。作為納米毒理學研究者，中科院納米生物效應與安全性重點實驗室主任趙宇亮和同事們最近開始了一項新的研究計劃。他們計劃利用在納米顆粒健康效應研究中所積累的經驗，開展大氣霧霾顆粒的健康效應研究。
這也是我國納米毒理學家首次參與霧霾健康效應研究。
搞清機制迫在眉睫
今年3月，世界衛生組織公布：2012年全球因為空氣污染致死700萬人，超過了惡性腫瘤的致死人數。然而，霧霾中到底哪些成分是導致健康損害的關鍵因素，細/超細顆粒物到底產生何種生物效應，這些問題仍然困擾著科學家。
以“霧霾顆粒物的健康效應”為主題的第504次香山科學會議日前在北京召開，會議主題吸引了環境科學、納米毒理學、分析科學、醫學等多學科跨領域的科學家前來參會。
專家們發現，目前，不同粒徑、不同來源的大氣霧霾細/超細顆粒物，尤其是納米尺度的超細顆粒的健康效應尚不明確，粒徑、來源與健康效應相關性的研究也存在空白。
身為此次會議執行主席之一的趙宇亮告訴《中國科學報》記者：“長期的流行病學統計研究結果表明，霧霾的健康危害已有定論，但對霧霾危害的機制和定量化研究還很少。”
大氣環境學家也意識到，如果對霧霾顆粒物的健康危害缺乏深入的認識，容易造成霧霾防治的盲目性。因此，我國著名環境科學家、中國工程院院士唐孝炎呼吁：“為了今后能制定更有效的控制措施，開展這方面的研究十分重要，也迫在眉睫。”
借鑒納米毒理學
唐孝炎經常到各地考察大氣污染情況。“每到一處，老百姓最關心的就是健康問題。”她說。
在大氣霧霾中，細顆粒物對健康的影響可能最大，這在學界已基本形成共識。作為此次香山科學會議的執行主席，唐孝炎提出，在納米科學領域，科學家們為了研究人造納米顆粒的健康效應，已經建立了較為系統的研究方法和實驗技術，因此，環境科學家應與從事納米顆粒、超細顆粒物研究的專家合作，共同解答科學難題。
近年來，科學家已在納米材料的毒性研究上取得諸多進展。例如，我國學者發現，人體內存在的生物體膜泡結構可以介導納米顆粒引起機體免疫活化，成為易感人群呼吸系統疾病發生的重要信號轉運體，被學術界稱為“特洛伊木馬效應”。進入血液的納米顆粒會吸附血液蛋白分子形成“蛋白冠”，從而直接影響納米顆粒在體內的分布、吸收、轉運和生物毒性等。
國家納米中心研究員陳春英向記者表示：“納米毒理學的研究方法和已有知識，將促進對大氣霧霾超細顆粒物健康效應作用機制的認識。”
在納米毒理學的研究中，為了模擬研究人呼吸納米顆粒后的健康效應，趙宇亮、陳春英等在國家納米科學中心建立起一套計算機控制的動態呼吸暴露系統，是目前國內最先進的研究呼吸暴露的實驗系統之一。除了細胞暴露，這套裝置還能向動物暴露艙和鼻吸入暴露單元發生納米、亞微米和微米級的顆粒物，開展全身暴露和口鼻吸入暴露的定量實驗研究。
如今，這套系統正用于大氣霧霾顆粒物健康效應研究中，一系列呼吸暴露實驗即將開展。研究人員將致力于揭開霧霾健康危害的謎題。
更復雜的研究手段
不過，在納米毒理學家看來，相對于人造納米材料，大氣霧霾中的超細(納米級)顆粒物的組分更加復雜，結構更加復雜，尺寸更加復雜，還需要發展一套專門的研究方法。
在此次香山科學會議上，科學家們經討論提出了研究大氣霧霾顆粒物健康效應的基本框架，包括分子水平、細胞水平、動物水平及模式生物系統的選擇等方面。
一些高通量、定量檢測分析技術的興起，也為開展霧霾健康效應研究提供了“利器”，如蛋白質組學、基因組學、金屬組學等新興方法。此外，同步輻射X射線技術和單細胞熒光成像技術，已經快速發展到納米毒理學研究體系中，也為霧霾顆粒物健康效應研究提供了獨特的超高分辨成像分析技術，能夠實現三維觀察、化學元素原位解析研究霧霾顆粒在單細胞內的行為。
納米毒理學的研究者們期待與環境科學家一起，為闡明我國大氣霧霾污染問題作出貢獻。
