图 (a)整体实验设计示意图；(b)外源性细颗粒物经呼吸暴露进入大脑路径
在国家自然科学基金项目（批准号：91943301、21906175、22150006）等资助下，中国科学院生态环境研究中心刘思金研究组与山东第一医科大学、北京积水潭医院等单位合作，在大气细颗粒物穿透生物屏障及毒性效应方面取得新进展。相关研究以“外源性细颗粒物在人和动物体内从肺到大脑的运移与分布（Passage of exogeneous fine particles from the lung into the brain in humans and animals）”为题，发表于《美国科学院院报》（PNAS）杂志上。论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2117083119。
大气污染颗粒物的健康危害得到广泛关注。呼吸暴露可导致细颗粒物进入血液循环系统，目前对于细颗粒物的跨越生物屏障并进一步分布于不同的组织器官，并造成长期毒性效应的研究甚少。该研究团队利用球差校正透射电镜和高倍透射电镜表征等技术，首次在脑部疾病患者的脑脊液样本中发现有外源性颗粒物，通过形貌、粒径和化学组成等分析比对，发现文献尚未报道过的颗粒物，如马来亚石（malayaite）和二氧化钛（anatase）等，也探测出在其它组织器官中被报道过的含铁、含硅和含钙的颗粒物。该研究组进一步使用动物模型进行验证，并借助同位素示踪技术，确认呼吸暴露的细颗粒物可以穿透气血屏障进入血液内循环，损伤血脑屏障，最终传输到大脑组织内。同时，体外的血脑屏障（BBB）模型进一步验证了上述结果。同位素标记结果还显示，细颗粒物在脑组织中的滞留时间比肝脏和脾脏等其它器官更长，很难从大脑中清除（图）。
上述研究为可吸入大气颗粒物对中枢神经系统的健康危害提供了新证据，为大气污染的健康风险评估提供了新思路。