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)與安全性重點實驗室的科學(xué)家們正在實驗室里忙碌著。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(yīng)研究中所積累的經(jīng)驗，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。
搞清機制迫在眉睫
今年3月，世界衛(wèi)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(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/超細顆粒物到底產(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/超細顆粒物，尤其是納米尺度的超細顆粒的健康效應(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》記者：“長期的流行病學(xué)統(tǒng)計研究結(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。“每到一處，老百姓最關(guān)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(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)的研究方法和實驗技術(shù)，因此，環(huán)境科學(xué)家應(yīng)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(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)運體，被學(xué)術(shù)界稱為“特洛伊木馬效應(yīng)”。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(nèi)的分布、吸收、轉(zhuǎn)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(xué)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(yīng)作用機制的認識。”
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)中心建立起一套計算機控制的動態(tài)呼吸暴露系統(tǒng)，是目前國內(nèi)最先進的研究呼吸暴露的實驗系統(tǒng)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(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驗研究。
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(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(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。