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为探究地铁不同部位来源富铁纳米颗粒（NPs）对血液固有免疫系统的影响，研究人员分析第三轨、铁轨和车轮材料生成的 NPs。发现第三轨 NPs 因高硅含量强烈激活凝血因子 XI 和激肽释放酶 / 激肽通路，引发血栓炎症，其他 NPs 主要激活激肽通路。该研究为地铁环境健康风险评估提供依据。
每天数百万人穿梭于地铁空间，然而这个看似便捷的交通网络中，却隐藏着看不见的健康隐患。地铁运行时，制动、轮轨摩擦及第三轨电火花会产生大量富铁纳米颗粒（NPs），这些纳米级颗粒（粒径通常小于 250 nm）因表面积大、易吸入肺泡并进入血液循环，可能引发炎症、纤维化甚至血栓等健康问题。但长期以来，人们对这类颗粒如何与人体免疫系统相互作用知之甚少，尤其是不同地铁部件来源的 NPs 在毒性机制上的差异亟待揭示。
为填补这一空白，瑞典研究人员聚焦于斯德哥尔摩地铁系统，针对第三轨（供电部件）、铁轨和车轮材料生成的富铁 NPs 展开研究，试图阐明其对血液固有免疫系统的影响机制。相关成果发表在《Environmental Toxicology and Pharmacology》，为地铁环境中的纳米颗粒健康风险评估提供了关键科学依据。
研究人员采用火花放电法制备了不同地铁部件来源的 NPs，并运用动态光散射（DLS）、扫描电子显微镜 - 能谱分析（SEM-EDS）、X 射线衍射（XRD）等技术对颗粒的尺寸、成分及晶体结构进行表征。随后，利用人全血模型结合酶联免疫吸附试验（ELISA）、毛细管免疫电泳、旋转血栓弹性成像（ROTEM?）等方法，系统分析了 NPs 对凝血、激肽释放酶 / 激肽通路及补体系统的激活效应。血液样本来源于健康志愿者，实验遵循伦理规范。
3.1 颗粒表征
- 尺寸分布：第三轨和纯铁 NPs 呈双峰分布，主峰分别为 230 nm 和 270 nm，次峰达 840 nm 和 2485 nm；铁轨和车轮 NPs 以单峰为主（120-170 nm）。DLS 显示颗粒在生理盐水中会进一步聚集，尺寸扩大至 120-2500 nm。
- 元素组成：所有颗粒均以铁氧化物为主，但第三轨 NPs 含 8.8% 硅（Si）和较高碳含量，晶体结构为硅掺杂磁铁矿（Fe3-xSixO4）；铁轨和车轮颗粒主要为方铁矿（FeO）和金属铁。
3.2 血栓形成效应
- 血小板计数：第三轨 NPs 导致血小板数量降至空白组的 25%，优于阳性对照二氧化钛（TiO2 NPs）的 40%；铁轨、车轮和纯铁 NPs 也引起血小板减少，但程度较轻。
- 凝血酶 - 抗凝血酶复合物（TAT）：第三轨和 TiO2 NPs 诱导的 TAT 水平接近，车轮 NPs 次之，铁轨 NPs 略低，纯铁 NPs 无显著升高。
3.3 接触系统激活
- 因子 FXII 激活：铁轨 NPs 诱导的 FXIIa-C1 抑制物复合物水平最高，其次为车轮和纯铁 NPs，第三轨和 TiO2 NPs 稍低。
- 激肽释放酶 - 激肽通路：所有地铁 NPs 均激活激肽释放酶 - C1 抑制物（KK-C1INH）复合物生成，铁轨、车轮和纯铁 NPs 导致高分子量激肽原（HMWK）消耗更显著，提示更强的炎症反应。
3.4 补体系统激活
所有 NPs 均未显著诱导补体激活标志物 C3a 和可溶性膜攻击复合物（sC5b-9）升高，与阳性对照酵母聚糖形成鲜明对比。
3.5 凝血动力学分析
ROTEM? 显示，第三轨 NPs 虽未显著缩短凝血时间（CT），但显著缩短 clot formation time（CFT）并提高 clot amplitude（A5-A20），表明其加速纤维蛋白形成并增强凝块稳定性，效果接近 TiO2 NPs。
4. 讨论与结论
研究证实，第三轨 NPs 的强血栓炎症特性源于其独特的硅铁氧化物组成。硅成分通过促进凝血因子 XI（FXI）直接吸附于颗粒表面，驱动接触系统向凝血途径偏移，同时激活激肽释放酶 / 激肽通路引发炎症，形成 “血栓 - 炎症” 恶性循环。相比之下，铁轨和车轮 NPs 因硅含量低，主要通过激肽释放酶 / 激肽通路诱导轻度炎症反应，补体系统则未参与任何 NPs 的激活过程。
这项研究首次明确了地铁不同部件来源 NPs 的毒性差异及其化学本质，揭示了硅元素在血栓炎症中的关键作用，为地铁基础设施材料的环保设计提供了科学靶点 —— 通过优化合金成分减少硅等促炎促凝元素的释放，有望降低通勤环境中的纳米颗粒健康风险。此外，研究建立的全血模型和多技术联用策略，为纳米颗粒毒理学研究提供了可借鉴的方法学范式，有助于推动对复杂环境颗粒暴露的机制解析和风险评估。
