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中無處不在。

作為一種空氣污染物，磁鐵礦納米顆粒（MNP）能夠進入人體甚至進入大腦，引發(fā)嚴重的潛在健康問題。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)需要暴露在磁場中，而磁場在日常生活中無處不在，我們常用的來手機和無線耳機等電子設(shè)備內(nèi)部自帶的磁性部件就在時刻產(chǎn)生著磁場。

近日，中國科學(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/智能手機內(nèi)置磁場（EEM）會促進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)了外源性納米顆粒可在體內(nèi)作為磁場暴露對健康影響的直接介質(zhì)，并為磁場暴露和空氣污染對健康的影響提供了新見解。

研究發(fā)現(xiàn)了什么？

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

研究團隊發(fā)現(xiàn)，耳機和智能手機內(nèi)部嵌入的永磁體會產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場（簡稱 EEM）。當(dāng)環(huán)境空氣中存在磁鐵礦納米顆粒（主要來自于燃煤飛灰等污染源）時，與不存在 EEM 相比，EEM 會使吸入的 MNP 在大腦中的蓄積量暴增約 5 倍。

更關(guān)鍵的是，這種“磁場+磁性顆粒”的雙重暴露，會顯著損害小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力。在經(jīng)典的“水迷宮”測試中，暴露組的小鼠更難以記住逃生平臺的位置。

微小的磁性顆粒如何傷害大腦？

“吸鐵石”效應(yīng)：磁場就像一塊吸鐵石，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”：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（負責(zé)記憶的關(guān)鍵區(qū)域）的基因表達發(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，破壞細胞結(jié)構(gòu)，甚至導(dǎo)致蛋白質(zhì)錯誤折疊和聚集。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粒或弱磁性的 PM2.5，磁性介導(dǎo)的毒性機制在小鼠中誘導(dǎo)了更嚴重的行為損傷。

對我們有何影響？

總的來說，這項研究首次在動物模型中揭示了手機和耳機產(chǎn)生的靜態(tài)磁場能夠增強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制聯(lián)系提供了體內(nèi)證據(jù)。這些發(fā)現(xiàn)提出了一個全新的健康風(fēng)險視角——環(huán)境中無處不在的磁性顆粒污染物，在與日常電子設(shè)備產(chǎn)生的磁場共同作用下，可能會對大腦神經(jīng)系統(tǒng)造成“1+1>2”的復(fù)合傷害。

當(dāng)然，這項研究仍處于小鼠實驗階段，其結(jié)論不能直接等同于對人體產(chǎn)生同等程度的危害。但它無疑敲響了一記警鐘，提示了一種過去被忽視的潛在風(fēng)險機制。提示我們在空氣污染嚴重時，可適當(dāng)減少耳機、手機的使用時長；定期清潔耳機、手機聽筒等部位，減少顆粒物的附著。

論文鏈接：

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