撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

磁性是納米材料的一個(gè)重要特性。天然的、偶然形成的以及人工制造的磁性納米顆粒在自然界和人類活動(dòng)中無(wú)處不在。

作為一種空氣污染物，磁鐵礦納米顆粒（MNP）能夠進(jìn)入人體甚至進(jìn)入大腦，引發(fā)嚴(yán)重的潛在健康問(wèn)題。然而，與尺寸、形狀或表面化學(xué)等其他物理化學(xué)性質(zhì)不同，磁性對(duì)納米顆粒的生物分布和毒性的影響力，目前仍不清楚。

納米顆粒的磁性表現(xiàn)需要暴露在磁場(chǎng)中，而磁場(chǎng)在日常生活中無(wú)處不在，我們常用的來(lái)手機(jī)和無(wú)線耳機(jī)等電子設(shè)備內(nèi)部自帶的磁性部件就在時(shí)刻產(chǎn)生著磁場(chǎng)。

近日，中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心江桂斌院士、劉倩研究員等在ACS Nano期刊發(fā)表了題為：Brain Accumulation of Airborne Magnetite Nanoparticles under Earphone/Smartphone-Embedded Magnetic Fields Triggers Neurotoxicity 的研究論文。

該研究表明，耳機(jī)/智能手機(jī)內(nèi)置磁場(chǎng)（EEM）會(huì)促進(jìn)空氣中的磁鐵礦納米顆粒（MNP）在大腦中積聚并引發(fā)神經(jīng)毒性。這些發(fā)現(xiàn)揭示了納米材料的磁性與其毒性之間的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)了外源性納米顆?？稍隗w內(nèi)作為磁場(chǎng)暴露對(duì)健康影響的直接介質(zhì)，并為磁場(chǎng)暴露和空氣污染對(duì)健康的影響提供了新見(jiàn)解。

研究發(fā)現(xiàn)了什么？

在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)使用了 6 至 8 周齡的 C57BL/6J 小鼠，讓其同時(shí)暴露于空氣中的磁鐵礦納米顆粒（MNP）和耳機(jī)/智能手機(jī)內(nèi)置磁場(chǎng)（EEM），以研究納米材料的磁性對(duì)吸入納米顆粒的體內(nèi)命運(yùn)及神經(jīng)毒性的潛在影響。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，耳機(jī)和智能手機(jī)內(nèi)部嵌入的永磁體會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)（簡(jiǎn)稱 EEM）。當(dāng)環(huán)境空氣中存在磁鐵礦納米顆粒（主要來(lái)自于燃煤飛灰等污染源）時(shí)，與不存在 EEM 相比，EEM 會(huì)使吸入的 MNP 在大腦中的蓄積量暴增約 5 倍。

更關(guān)鍵的是，這種“磁場(chǎng)+磁性顆?！钡碾p重暴露，會(huì)顯著損害小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力。在經(jīng)典的“水迷宮”測(cè)試中，暴露組的小鼠更難以記住逃生平臺(tái)的位置。

微小的磁性顆粒如何傷害大腦？

“吸鐵石”效應(yīng)：磁場(chǎng)就像一塊吸鐵石，將血液中循環(huán)的磁性顆粒更多地“拉”向大腦區(qū)域，導(dǎo)致異常積累。

激活“壞信號(hào)”：轉(zhuǎn)錄組學(xué)、免疫組織化學(xué)、金屬組學(xué)和反應(yīng)組學(xué)分析顯示，這些磁性顆粒的積累，導(dǎo)致大腦海馬體（負(fù)責(zé)記憶的關(guān)鍵區(qū)域）的基因表達(dá)發(fā)生了顯著變化，許多與阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的信號(hào)通路被激活，特別是 MAPK 和 GTP 酶相關(guān)通路。

多重打擊：這些磁性顆粒本身具有表面活性，可能催化產(chǎn)生有害的自由基，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，甚至導(dǎo)致蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊和聚集。相比于暴露于非磁鐵礦納米顆粒、非磁性工程化氧化鐵納米顆?；蛉醮判缘?PM2.5，磁性介導(dǎo)的毒性機(jī)制在小鼠中誘導(dǎo)了更嚴(yán)重的行為損傷。

對(duì)我們有何影響？

總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究首次在動(dòng)物模型中揭示了手機(jī)和耳機(jī)產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)能夠增強(qiáng)空氣中磁鐵礦納米顆粒（MNP）在大腦中的積聚，而這與神經(jīng)功能障礙有關(guān)，為納米顆粒的磁性這一物理屬性與毒性之間的機(jī)制聯(lián)系提供了體內(nèi)證據(jù)。這些發(fā)現(xiàn)提出了一個(gè)全新的健康風(fēng)險(xiǎn)視角——環(huán)境中無(wú)處不在的磁性顆粒污染物，在與日常電子設(shè)備產(chǎn)生的磁場(chǎng)共同作用下，可能會(huì)對(duì)大腦神經(jīng)系統(tǒng)造成“1+1>2”的復(fù)合傷害。

當(dāng)然，這項(xiàng)研究仍處于小鼠實(shí)驗(yàn)階段，其結(jié)論不能直接等同于對(duì)人體產(chǎn)生同等程度的危害。但它無(wú)疑敲響了一記警鐘，提示了一種過(guò)去被忽視的潛在風(fēng)險(xiǎn)機(jī)制。提示我們?cè)诳諝馕廴緡?yán)重時(shí)，可適當(dāng)減少耳機(jī)、手機(jī)的使用時(shí)長(zhǎng)；定期清潔耳機(jī)、手機(jī)聽(tīng)筒等部位，減少顆粒物的附著。

論文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c22066