纳米毒理学家加入雾霾健康效应研究阵营

■本报记者甘晓

10月13日，在北京持续了几天的雾霾刚刚散去。

此时，中国科学院纳米生物效应与安全重点实验室、国家纳米科学中心的科学家们正在实验室忙碌着。作为纳米毒理学的研究者，中国科学院纳米生物效应与安全重点实验室主任赵和他的同事们最近启动了一个新的研究项目。他们计划利用纳米粒子健康效应研究中积累的经验，开展大气烟雾粒子健康效应的研究。

这也是中国纳米毒理学家首次参与雾霾对健康影响的研究。

迫切需要找到机制。

今年3月，世界卫生组织宣布，2012年全球空气污染导致700万人死亡，超过了恶性肿瘤的死亡人数。然而，科学家们仍然困惑于烟雾中的哪些成分是导致健康损害的关键因素，以及细微/超细颗粒会产生什么样的生物效应。

主题为“雾霾颗粒物对健康的影响”的第504届香山科学大会近日在北京召开。会议的主题吸引了来自不同学科和领域的科学家，包括环境科学、纳米毒理学、分析科学和医学。

专家发现，目前不同粒径、不同来源的大气烟雾细/超细颗粒，尤其是纳米超细颗粒的健康效应尚不清楚，对粒径、来源与健康效应之间的相关性研究也是空白。

会议执行主席之一赵在接受《中国科学报》采访时表示:“长期流行病学统计结果显示，雾霾对健康的危害已经确定，但对雾霾危害的机理和定量研究还很少。”

大气环保主义者也意识到，如果他们对烟雾颗粒的健康危害缺乏深入了解，他们很容易导致烟雾预防和控制的盲目性。因此，中国工程院院士、著名环境科学家唐孝炎呼吁:“为了今后制定更有效的防治措施，开展这方面的研究非常重要和迫切。”

向纳米毒理学学习

唐孝炎经常去不同的地方检查空气污染。"在任何地方，人们最关心健康。"她说。

在大气烟雾中，细颗粒物可能对健康影响最大，这在学术界已基本达成共识。作为香山科学大会的执行主席，唐孝炎指出，在纳米科学领域，科学家已经建立了更系统的研究方法和实验技术，以研究人造纳米粒子的健康效应。因此，环境科学家应该与从事纳米粒子和超细粒子研究的专家合作，共同解决科学问题。

近年来，科学家在纳米材料的毒性研究方面取得了很多进展。例如，中国学者发现人体内存在的生物膜囊泡结构可以介导纳米粒子引起机体免疫激活，成为易感人群呼吸系统疾病的重要信号转运体，被学术界称为“特洛伊木马效应”。纳米粒子进入血液会吸附血液中的蛋白质分子，形成“蛋白质冠”，从而直接影响纳米粒子在体内的分布、吸收、转运和生物毒性。

国家纳米中心的研究员陈春英告诉记者:“纳米毒理学的研究方法和现有知识将促进对大气烟雾超细粒子健康影响机制的理解。”

在纳米毒理学研究中，为了模拟和研究人体呼吸纳米粒子的健康效应，赵、等人在国家纳米科学中心建立了一套计算机控制的动态呼吸暴露系统，是目前国内研究呼吸暴露最先进的实验系统之一。除了细胞暴露外，该装置还可以向动物暴露室和鼻吸入暴露单元产生纳米、亚微米和微米大小的颗粒，并对全身暴露和鼻吸入暴露进行定量实验研究。

现在，该系统正被用于研究大气烟雾颗粒对健康的影响，一系列呼吸暴露实验即将进行。研究人员将致力于解决烟雾对健康危害的难题。

更复杂的研究方法

然而，在纳米毒理学家看来，大气烟雾中超细(纳米级)粒子的组成、结构和尺寸比人工纳米材料更复杂，需要开发一套特殊的研究方法。

在香山科学会议上，科学家们讨论并提出了研究大气烟雾粒子对健康影响的基本框架，包括分子水平、细胞水平、动物水平和模型生物系统的选择。

一些高通量和定量检测与分析技术的兴起也为雾霾对健康影响的研究提供了“利器”，如蛋白质组学、基因组学、金相学和其他新兴方法。此外，同步辐射X射线技术和单细胞荧光成像技术已经迅速发展成为纳米毒理学研究系统，也为烟雾颗粒健康效应的研究提供了独特的超高分辨率成像分析技术，可以实现化学元素的三维观察和原位分析，研究烟雾颗粒在单细胞中的行为。

纳米毒理学研究人员期待与环境科学家合作，为澄清中国的大气烟雾污染问题做出贡献。

中国科学新闻(2014-10-14，第一版集锦)