10月13日，北京持續(xù)幾天的霧霾剛剛散去。
此時，國家納米科學(xué)中心中科院納米生物效應(yīng)與安全性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們正在實(shí)驗(yàn)室里忙碌著。作為納米毒理學(xué)研究者，中科院納米生物效應(yīng)與安全性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任趙宇亮和同事們最近開始了一項(xiàng)新的研究計(jì)劃。他們計(jì)劃利用在納米顆粒健康效應(yīng)研究中所積累的經(jīng)驗(yàn)，開展大氣霧霾顆粒的健康效應(yīng)研究。
這也是我國納米毒理學(xué)家首次參與霧霾健康效應(yīng)研究。
搞清機(jī)制迫在眉睫
今年3月，世界衛(wèi)生組織公布：2012年全球因?yàn)榭諝馕廴局滤?00萬人，超過了惡性腫瘤的致死人數(shù)。然而，霧霾中到底哪些成分是導(dǎo)致健康損害的關(guān)鍵因素，細(xì)/超細(xì)顆粒物到底產(chǎn)生何種生物效應(yīng)，這些問題仍然困擾著科學(xué)家。
以“霧霾顆粒物的健康效應(yīng)”為主題的第504次香山科學(xué)會議日前在北京召開，會議主題吸引了環(huán)境科學(xué)、納米毒理學(xué)、分析科學(xué)、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科跨領(lǐng)域的科學(xué)家前來參會。
專家們發(fā)現(xiàn)，目前，不同粒徑、不同來源的大氣霧霾細(xì)/超細(xì)顆粒物，尤其是納米尺度的超細(xì)顆粒的健康效應(yīng)尚不明確，粒徑、來源與健康效應(yīng)相關(guān)性的研究也存在空白。
身為此次會議執(zhí)行主席之一的趙宇亮告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者：“長期的流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)研究結(jié)果表明，霧霾的健康危害已有定論，但對霧霾危害的機(jī)制和定量化研究還很少?！?/p>
大氣環(huán)境學(xué)家也意識到，如果對霧霾顆粒物的健康危害缺乏深入的認(rèn)識，容易造成霧霾防治的盲目性。因此，我國著名環(huán)境科學(xué)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?！?/p>
借鑒納米毒理學(xué)
唐孝炎經(jīng)常到各地考察大氣污染情況?！懊康揭惶?，老百姓最關(guān)心的就是健康問題?！彼f。
在大氣霧霾中，細(xì)顆粒物對健康的影響可能最大，這在學(xué)界已基本形成共識。作為此次香山科學(xué)會議的執(zhí)行主席，唐孝炎提出，在納米科學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家們?yōu)榱搜芯咳嗽旒{米顆粒的健康效應(yīng)，已經(jīng)建立了較為系統(tǒng)的研究方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，因此，環(huán)境科學(xué)家應(yīng)與從事納米顆粒、超細(xì)顆粒物研究的專家合作，共同解答科學(xué)難題。
近年來，科學(xué)家已在納米材料的毒性研究上取得諸多進(jìn)展。例如，我國學(xué)者發(fā)現(xiàn)，人體內(nèi)存在的生物體膜泡結(jié)構(gòu)可以介導(dǎo)納米顆粒引起機(jī)體免疫活化，成為易感人群呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生的重要信號轉(zhuǎn)運(yùn)體，被學(xué)術(shù)界稱為“特洛伊木馬效應(yīng)”。進(jìn)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(nèi)的分布、吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)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(xué)的研究方法和已有知識，將促進(jìn)對大氣霧霾超細(xì)顆粒物健康效應(yīng)作用機(jī)制的認(rèn)識?！?/p>
在納米毒理學(xué)的研究中，為了模擬研究人呼吸納米顆粒后的健康效應(yīng)，趙宇亮、陳春英等在國家納米科學(xué)中心建立起一套計(jì)算機(jī)控制的動態(tài)呼吸暴露系統(tǒng)，是目前國內(nèi)最先進(jìn)的研究呼吸暴露的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之一。除了細(xì)胞暴露，這套裝置還能向動物暴露艙和鼻吸入暴露單元發(fā)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(shí)驗(yàn)研究。
如今，這套系統(tǒng)正用于大氣霧霾顆粒物健康效應(yīng)研究中，一系列呼吸暴露實(shí)驗(yàn)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(fù)雜的研究手段
不過，在納米毒理學(xué)家看來，相對于人造納米材料，大氣霧霾中的超細(xì)(納米級)顆粒物的組分更加復(fù)雜，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，尺寸更加復(fù)雜，還需要發(fā)展一套專門的研究方法。
在此次香山科學(xué)會議上，科學(xué)家們經(jīng)討論提出了研究大氣霧霾顆粒物健康效應(yīng)的基本框架，包括分子水平、細(xì)胞水平、動物水平及模式生物系統(tǒng)的選擇等方面。
一些高通量、定量檢測分析技術(shù)的興起，也為開展霧霾健康效應(yīng)研究提供了“利器”，如蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)、金屬組學(xué)等新興方法。此外，同步輻射X射線技術(shù)和單細(xì)胞熒光成像技術(shù)，已經(jīng)快速發(fā)展到納米毒理學(xué)研究體系中，也為霧霾顆粒物健康效應(yīng)研究提供了獨(dú)特的超高分辨成像分析技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)三維觀察、化學(xué)元素原位解析研究霧霾顆粒在單細(xì)胞內(nèi)的行為。
納米毒理學(xué)的研究者們期待與環(huán)境科學(xué)家一起，為闡明我國大氣霧霾污染問題作出貢獻(xiàn)。