作者史蒂文·麦凯，弗吉尼亚理工大学 炎性疾病副教授欧文·科伊·艾伦
信用:弗吉尼亚理工大学 弗吉尼亚理工大学的科学家发现，在煤烟和煤灰中发现的一种不寻常的高毒性二氧化钛的难以置信的小颗粒，在一次暴露后会导致小鼠的肺损伤，而长期损伤仅发生在六周内
这些测试由弗吉尼亚-马里兰兽医学院的欧文·科伊·艾伦教授领导，弗吉尼亚理工大学的合作者以及科罗拉多大学、北卡罗来纳大学教堂山分校、东卡罗莱纳大学和上海华东师范大学的研究人员参加了测试
这项发现最近发表在科学杂志《免疫学前沿》上
他们跟踪了弗吉尼亚理工大学地球科学家迈克尔·霍奇拉2017年的发现，即燃烧煤炭——当烟雾没有被目前在美国发现的高端过滤器捕获时
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发电厂——向大气中排放称为低价氧化钛纳米颗粒的微小颗粒
这样的纳米粒子是由霍契拉的科学家团队在城市街道、人行道和美国大学附近的池塘和海湾收集的灰烬中发现的
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中国的城市
在实验室环境中使用小鼠模型，这些微小的纳米粒子——小到1亿分之一米——在被吸入后进入肺部
一旦进入肺部，纳米颗粒就会遇到巨噬细胞，巨噬细胞是肺部的防御细胞，可以捕获和清除外来物质
通常，这些细胞保护肺部免受病原体的侵害，如细菌和病毒
但是对抗这些纳米粒子时，巨噬细胞会动摇
“他们不能分解钛纳米粒子，所以细胞开始死亡，这个过程招募了更多的巨噬细胞
这些过程开始了一个反馈回路，每一轮死亡细胞都集中在纳米粒子周围，”生物医学科学和病理生物学部门的成员艾伦说
“垂死的含纳米颗粒的细胞开始在肺部沉积，这些沉积会引起问题
我们开始看到对肺功能的负面影响，基本上肺不能继续正常工作
" 在艾伦称之为“惊人的发现”中，他的团队仅在一次接触有毒纳米粒子后就发现了负面影响
沉积物造成的长期损害可能在短短六周内出现，这引发了人们对高度污染城市的担忧
他说:“我们意识到，如果有人住在发电厂附近，或者这些燃煤源头附近，他们不会接触到单一剂量，他们每天都会接触到这种物质。”
“一周之后，我们也没有看到肺部的清除情况，所以当这些东西在你的肺部时，它们会停留在那里，而且会停留很长一段时间
" 更重要的是，受损的肺部可能导致更高的病毒或细菌感染的易感性，并可能恶化与哮喘或慢性阻塞性肺病(COPD)相关的症状
然而，艾伦说，这些有毒纳米粒子对人类、其他动物、植物和水系统的确切影响尚不清楚，需要国际研究人员进一步研究
艾伦补充说:“老鼠和人类的肺功能相似，但在解剖学上有许多细微的不同。”
“虽然本文所做的研究通常用于模拟人类的气道疾病，但更直接的临床数据对于充分理解暴露于这些纳米粒子对人类的影响是必要的
" 研究人员称之为马格尼里相的低氧化钛纳米粒子曾经被认为是罕见的，在地球上的一些陨石中发现，来自格陵兰岛西部某些岩石的一小部分，偶尔也在月球岩石中发现
然而，Hochella在2017年与其他研究人员合作，发现这些纳米粒子实际上是通过燃煤在全球广泛传播的
根据发表在《自然通讯》上的早期研究，几乎所有的煤都含有少量的金红石或锐钛矿，这两种矿物都是“正常的”，自然产生的，相对惰性的氧化钛
但是当燃烧时，这些矿物质转化为低价钛氧化物
如果发电厂没有像美国那样配备高科技粒子捕捉器，纳米粒子就会在空气中传播
霍希拉说，对于没有严格监管的国家，纳米粒子可以在当地、地区甚至全球的气流中漂浮
(他补充说，美国在20世纪20年代首次开始在煤堆上使用静电除尘器
) 霍契拉团队对斑马鱼胚胎的早期生物毒性研究显示出纳米粒子的负面生物影响迹象，表明对人类有潜在危害
现在，通过这项研究，对人类的毒性几率要大得多
“这些纳米粒子的问题是，没有简单或实用的方法来防止它们在燃煤过程中形成，”弗吉尼亚理工大学科学学院地球科学荣誉退休教授霍希拉在两年前的早期研究发布时说
霍奇拉和他的团队在研究2014年北卡罗莱纳州丹河煤灰泄漏的下游运动时，偶然发现了低价氧化钛纳米粒子
该小组后来在实验室模拟中燃烧煤时产生了同样的低氧化钛纳米粒子
这种潜在的健康危害建立在世界卫生组织的既定发现之上:超过3
全球每年有300万人因空气污染而过早死亡，仅在中国就有1
据估计，每年有600万人因空气污染造成的心血管和呼吸损伤而过早死亡
这就提出了多个问题:纳米粒子是通过其他方式被身体吸收的吗，比如与眼睛或皮肤接触？它们能通过土壤找到进入植物(包括食物)的路吗？如果是，对胃肠道有什么影响？它们存在于饮用水中吗？如果一只老鼠在六周内经历了长期的伤害，这对呼吸空气的人来说意味着什么？ 艾伦敦促测试转向以人为中心的研究
他说:“我们已经确定了环境中一种独特的污染物，我们已经表明对人类健康有潜在的担忧，所以这给了我们一种生物标志物，我们可以更密切地监测。”
“随着我们越来越意识到这些纳米粒子带来的危害，我们应该开始更仔细地观察这些微粒
这些是需要问的问题
" 这条路虽然显而易见，但从伦理或政治角度来看，可能并不那么简单
科学家不能让人体受试者接触煤烟或煤灰以及有毒的纳米粒子
因此，一种可能的情况是:科学家可以从肺活检和临床标本中研究人类肺组织中的这些颗粒
然而，在许多风险最大的国家，许多临床医生不愿意参与这项工作
艾伦说，一个原因可能是这些国家对空气质量问题的敏感性
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