環境化學與生態毒理學國家重點實驗室曲廣波等在單細胞生物四膜蟲對低劑量納米顆粒的攝入特征研究中取得進展，相關成果于近日以“Heterogenous Internalization of Nanoparticles at Ultra-Trace Concentration in Environmental Individual Unicellular Organisms Unveiled by Single-Cell Mass Cytometry”為題發表于ACS nano（2020, 14, 10, 12819–12827）（DOI: 10.1021/acsnano.0c03587）。

　　四膜蟲是在水生食物鏈底端的微生物，其生物量可達浮游動物的一半以上。水環境中的納米材料可被水生單細胞生物攝取，是納米材料進入食物鏈的重要途徑之一。研究納米材料在單細胞水生生物體內累積，對理解納米材料在生態環境中的遷移、轉化、歸趨及其生態毒理與健康效應具有重要意義。納米材料的暴露濃度是其生物累積過程中最重要的因素之一。然而，受到檢測技術的限制，目前的研究大多使用了比實際環境濃度高多個數量級的暴露濃度，無法反映實際環境暴露特征。此外，個體間的異質性也常常被忽略。例如，一些具有獨特的生理或攝取特性的個體無法得到識別。

單四膜蟲細胞中金屬納米顆粒檢測原理

　　該研究基于質譜流式細胞儀，建立了高通量的單個四膜蟲細胞中痕量金屬檢測方法（圖1），探究了環境相關劑量下四膜蟲對納米金顆粒（AuNPs）的吸收和外排特征。在1 ng/mL的AuNPs暴露過程中，四膜蟲主要通過主動吞噬將AuNPs快速的吸收到細胞內，在撤除暴露后四膜蟲也可以快速的將AuNPs排出細胞，但仍有少量AuNPs不能被排出而累積在細胞中。另外，四膜蟲表現出了很高的異質性，四膜蟲對AuNPs的攝入差異可達數千個AuNPs。即使在極低的暴露劑量下（0.001 ng/mL），仍然有少數四膜蟲可以吞噬數百個納米顆粒，揭示了環境相關劑量下納米材料的生物累積風險。

　　該研究為極低暴露劑量下金屬納米顆粒的單細胞水平生物累積與毒性效應研究提供了新方法。該研究得到了國家自然科學基金和中國科學院青年創新促進會的支持。

　　文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c03587

環境化學與生態毒理學國家重點實驗室

 2020年11月11日