《納米顆粒呼吸毒性的機理研究及一體化預測模型的建立》是依託清華大學，由屠基元擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：納米顆粒呼吸毒性的機理研究及一體化預測模型的建立
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：屠基元
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著納米科技的快速發展，越來越多的納米顆粒正在進入人們賴以生存的環境，納米顆粒對人體健康的潛在威脅正引起人們越來越多的擔憂。深入研究納米顆粒與生物體相互作用的機理，實現納米顆粒生物安全性的可預測性並建立有效的評價機制，對於保證納米科技產業的健康發展和社會穩定具有重要的理論意義和現實意義。鑒於呼吸系統是納米顆粒進入人體的主要途徑之一，課題組提出了綜合研究納米顆粒從外部環境吸入呼吸道，在呼吸道表面沉積以及在呼吸道機體組織內擴散的新思路，並開展了大量的前期工作。本項目就是在前期研究的基礎上將沒有深入研究的問題及研究中發現的新問題進一步深入下去，擬對納米顆粒在呼吸道氣流、黏膜及機體組織中的運動、沉積、擴散及遷移的機理進行深入研究，並根據有關研究成果建立能夠準確描述上述過程的一體化理論模型，為納米顆粒生物毒性的評估提供可直接套用的工具，同時也為今後相關標準及法規的制定奠定必要的理論和實踐基礎。
結題摘要
呼吸道是人體暴露於大氣顆粒污染物的主要途徑，研究納米級顆粒物從外部環境經口鼻進入人體，並在人體呼吸道各部沉積，進而擴散至肌體組織各部的過程，對於深入理解納米級顆粒污染物的生物毒性和致病機理，進而開發有效的防範措施和制定相關的醫療衛生預案具有十分積極的意義。本項目以此為目標，通過清華大學與國家納米顆粒中心的強強聯合，採用實驗測試和數值模擬相結合的辦法，有針對性地開展了一系列的研究工作，取得了豐碩的研究成果。實驗方面，課題組首先完成了納米顆粒物的現場氣溶膠監測評價研究，包括金屬線切加工廠納米氣溶膠監測與呼吸暴露安全性評價和針對印表機釋放的納米顆粒研究其擴散及遷移規律。然後，研究了納米顆粒物呼吸系統暴露後的機體內分布與毒性產生機理，包括（i）碳納米管呼吸系統暴露大鼠後的臟器分布及產生亞慢性毒性損傷機理；（ii）評價呼吸系統暴露納米銀後的臟器分布及安全性暴露閾值；（iii）以及深入揭示納米顆粒物性狀與毒性效應之間的關係。根據以上成果，建立了毒理學效應評價指標與發展安全性評價技術，包括（i）內質網應激早期安全性評價方法的建立及在納米毒理學研究中的套用；（ii）體外發展高通量分析方法為體內呼吸毒性機理研究提供理論數據支撐。理論及數值研究方面，課題組對實驗動物和人體上呼吸道內的納米級顆粒物輸送和沉積模式進行了深入的對比研究，為將經由實驗動物產生的研究結果套用於人體提供了依據。課題組還對採用先進的三維展開方法實現了預測結果的直觀可視化，進而在此基礎上對肌體內納米顆粒的遷移擴散過程進行了理論描述。最後，結合上述研究成果和前期已經建立的納米顆粒呼吸模型，課題組最終建立了納米顆粒呼吸毒性的一體化預測模型。該模型能夠實現大氣納米顆粒從外部環境到生物肌體組織的全程疏運的精確預測，為今後制定相關法規和醫療預案提供了可靠的理論和實施依據。
