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为探究 SiO? NPs 对肺部炎症消退和细菌防御的影响，哈佛大学等机构研究人员开展相关研究。结果显示 SiO? NPs 会破坏相关机制，RvD5 可部分恢复。该研究为纳米材料安全性评估及肺部疾病治疗提供新思路，值得科研读者一读。
在当今科技飞速发展的时代，纳米技术就像一个神奇的魔法棒，给众多领域带来了翻天覆地的变化。工程纳米材料（ENMs）凭借其独特的物理和化学性质，在农业、食品、电子、纺织以及纳米医学等领域大显身手，广泛应用于各种商业产品中。然而，随着纳米技术产业的迅猛扩张，一个不容忽视的问题逐渐浮出水面 —— 职业暴露于 ENMs 的人数日益增多，这对人类健康可能产生潜在威胁。
就拿无定形二氧化硅纳米颗粒（SiO? NPs）来说，它是一种可吸入的 ENMs，产量巨大且应用广泛。但科学家们发现，吸入这些纳米颗粒后，它们似乎会在人体内 “捣乱”。在肺部，SiO? NPs 与炎症和组织损伤脱不了干系，不过具体的作用机制以及对肺部疾病的影响，还是一团迷雾，亟待揭开。
要知道，我们的肺部就像一道坚固的防线，时刻抵御着外界的各种 “敌人”，包括颗粒和入侵的微生物。一旦有 “敌人” 来袭，肺部的常驻肺泡巨噬细胞就会迅速拉响警报，启动炎症反应，努力消灭这些有害的吸入物，之后还会促进炎症的消退，让肺部组织恢复往日的平静和稳定。在这个过程中，有一群被称为专门促消退介质（SPMs，包括消退素、保护素和 maresins 等）的 “小卫士” 发挥着重要作用，它们参与调控炎症的消退。要是促消退途径被破坏，炎症就可能像失控的小火苗，发展成持续的炎症，让肺部疾病变得更加严重。
基于这些问题，为了深入了解 SiO? NPs 对肺部健康的影响，来自哈佛大学等机构的研究人员展开了一系列研究，并在《Scientific Reports》期刊上发表了题为 “Amorphous silica nanoparticles disrupt lung inflammation resolution and bacterial defense, and Resolvin D5 restores macrophage function” 的论文。研究发现，SiO? NPs 会破坏肺部炎症的内源性消退过程，导致肺部炎症加剧和感染风险增加；而消退素 D5（RvD5）则能减少炎症，并部分恢复内源性消退的细胞过程，这一发现为减轻 ENMs 对肺部的不良影响带来了新的希望。
为了开展这项研究，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是材料制备与表征技术，通过火焰喷雾热解合成 SiO? NPs，并借助多种仪器对其进行全面的物理化学性质表征；接着是细胞实验技术，对人源巨噬细胞进行极化处理，模拟不同功能状态，然后观察 SiO? NPs 对这些细胞的影响；还有动物实验技术，让小鼠暴露于 SiO? NPs，再感染肺炎链球菌，研究其肺部炎症和细菌感染情况；最后是分析检测技术，利用液相色谱 - 串联质谱（LC - MS/MS）和流式细胞术等手段，测定细胞分泌的介质以及细胞的功能变化。
下面我们一起来看看研究人员具体都有哪些重要发现。
- SiO? NPs 的合成、分散制备及胶体表征：研究人员利用火焰喷雾热解合成了无定形 SiO? NPs，经过测量和分析，确定其平均初级粒径为 15nm，且具有无定形的化学结构。在分散制备过程中，他们发现 SiO? NPs 在去离子水中能形成稳定的分散体，而在细胞培养基中会出现一些粒子团聚现象。这就好比纳米颗粒在不同的 “小世界” 里，会有不同的 “行为表现”，这些性质对后续研究纳米颗粒与细胞的相互作用至关重要。
- 气道暴露于 SiO? NPs 诱导小鼠肺部中性粒细胞炎症：研究人员让小鼠连续 5 天经气管内暴露于新鲜制备的 SiO? NPs 悬浮液中，然后在最后一次暴露 48 小时后对小鼠进行解剖分析。结果发现，与对照组相比，暴露于 SiO? NPs 的小鼠支气管肺泡灌洗液（BAL）中的中性粒细胞、渗出性和炎性巨噬细胞数量明显增加，而常驻肺泡巨噬细胞数量减少。同时，BAL 中 CXCL - 1 的水平也升高了。这表明 SiO? NPs 在小鼠体内引发了一场 “炎症风暴”，打破了肺部细胞的平衡状态，影响了肺部的正常功能。
- SiO? NPs 对 M2 样人巨噬细胞具有细胞毒性：巨噬细胞在炎症消退中起着关键作用，其中 M2 样巨噬细胞更是有着促进炎症消退和组织修复的重要功能。研究人员将人单核细胞来源的巨噬细胞诱导分化为 M1 或 M2 样表型，然后分别暴露于不同浓度的 SiO? NPs。结果发现，高浓度（10 和 100μg/mL）的 SiO? NPs 会抑制 M2 巨噬细胞的线粒体酶活性，使其线粒体膜电位下降，而 M1 巨噬细胞则受影响较小。这说明 M2 样巨噬细胞似乎对 SiO? NPs 更为敏感，就像一个脆弱的 “小树苗”，更容易受到纳米颗粒的 “攻击”，进而影响其正常功能。
- 暴露于 SiO? NPs 促进人巨噬细胞促炎介质释放并损害中性粒细胞的吞噬作用：研究人员进一步观察 SiO? NPs 对 M2 样巨噬细胞的影响，发现暴露于 SiO? NPs 后，M2 样巨噬细胞会增加促炎生物活性脂质介质白三烯 B?（LTB?）和前列腺素 E?（PGE?）的产生，同时减少对凋亡中性粒细胞的吞噬作用。当用大肠杆菌刺激这些暴露于 SiO? NPs 的 M2 样巨噬细胞时，促炎介质的产生进一步增加，但促消退介质 RvD5 的产生却没有增加，反而均值降低。这一系列变化表明，SiO? NPs 就像一个 “破坏分子”，打乱了巨噬细胞正常的 “工作节奏”，使其在面对病原体时，更容易引发炎症，而不是有效地清除病原体和促进炎症消退。
- SiO? NP 暴露损害人巨噬细胞对细菌的吞噬作用：巨噬细胞对细菌的吞噬作用是宿主防御和炎症消退的关键环节。研究人员发现，暴露于 SiO? NPs 会削弱人巨噬细胞对活大肠杆菌的吞噬能力。不过，当加入 RvD5 后，巨噬细胞的吞噬能力得到了部分恢复。这就好比 RvD5 是巨噬细胞的 “小帮手”，在 SiO? NPs 捣乱的情况下，还能帮助巨噬细胞重新找回部分 “战斗力”，对抗细菌。
- SiO? NP 暴露加剧小鼠肺炎链球菌感染：鉴于 SiO? NPs 对巨噬细胞吞噬细菌能力的影响，研究人员在小鼠身上进行了进一步实验。他们让小鼠在暴露于 SiO? NPs 后感染肺炎链球菌，结果发现，与对照组相比，暴露于 SiO? NPs 的小鼠肺部炎症明显加剧，细菌在肺部的增殖也更加迅速，肺部组织损伤更为严重。这表明 SiO? NPs 不仅削弱了巨噬细胞的防御能力，还让肺炎链球菌在小鼠肺部 “肆意妄为”，加重了感染的严重程度。
- RvD5 减少小鼠肺部炎症并增强肺炎链球菌的清除：为了寻找应对 SiO? NPs 不良影响的方法，研究人员给同时暴露于 SiO? NPs 和肺炎链球菌的小鼠静脉注射 RvD5。结果惊喜地发现，RvD5 能够减少小鼠肺部的炎症和损伤，降低 BAL 中的中性粒细胞数量，同时减少促炎细胞因子的产生。虽然 RvD5 在 SiO? NP 暴露的感染小鼠中，对细菌清除的效果不如在未暴露小鼠中明显，但总体上还是部分逆转了 SiO? NPs 导致的不良影响。这说明 RvD5 就像一把 “神奇的钥匙”，能够部分打开被 SiO? NPs 锁住的肺部健康大门，帮助身体恢复一些防御能力。
综合以上研究结果，研究人员得出结论：ENMs（如 SiO? NPs）会对肺部炎症的内源性消退机制产生负面影响，干扰巨噬细胞的正常功能，导致肺部炎症加剧和细菌清除能力下降。而 RvD5 作为一种促消退介质，具有减轻炎症、部分恢复巨噬细胞功能的潜力，有望成为减轻 ENMs 对肺部不良影响的有效手段。
在讨论部分，研究人员指出，急性炎症反应本是身体为了抵御微生物入侵和修复损伤的一种自我保护机制，但如果炎症消退过程受到干扰，就可能引发过度或慢性炎症，甚至导致器官衰竭。SiO? NPs 作为一种广泛应用的纳米材料，虽然目前对其毒性的认识还存在许多空白，但它在职业和消费领域的大量存在，让深入研究其对炎症消退的影响变得尤为重要。此外，纳米结构既可能干扰炎症消退，也可以通过合理设计来促进内源性消退机制，这为未来的研究和应用提供了新的方向。
这项研究意义重大，它不仅揭示了 SiO? NPs 对肺部健康的潜在危害，为评估纳米材料的安全性提供了重要依据，还为开发针对纳米材料相关肺部疾病的治疗策略提供了新的思路。未来，研究人员可以进一步探索 RvD5 以及其他促消退介质的作用机制，寻找更有效的干预方法，为保障人们在纳米技术时代的健康保驾护航。相信在科学家们的不断努力下，我们能更好地应对纳米材料带来的挑战，让纳米技术更好地服务于人类社会。
