移动气-液界面暴露系统评估真实世界PM2.5道路隧道排放的毒性与炎症效应

为解决交通相关PM2.5毒理评估中传统 submerged 暴露的局限性，研究人员首次采用移动式气-液界面（ALI）系统ELLIE，在斯德哥尔摩隧道中直接暴露A549和dTHP-1细胞，发现dTHP-1对PM2.5的细胞毒性和炎症反应更敏感，为真实环境颗粒物毒性机制研究提供了新范式。

　　

【研究背景】
城市交通排放的PM_2.5（空气动力学直径<2.5微米的颗粒物）是威胁公共健康的隐形杀手。从哈佛六城市研究开始，大量证据表明PM_2.5与呼吸系统疾病、心血管疾病甚至癌症密切相关。然而，传统毒理评估方法存在两大痛点：动物模型与人类呼吸生理差异显著，而常用的submerged（浸没式）暴露会改变颗粒物物理化学性质。更棘手的是，真实环境中PM_2.5是动态混合体，包含尾气、轮胎磨损、刹车粉尘等复杂成分，实验室模拟难以还原其真实毒性。

【研究概况】
欧洲nPETS项目支持下，研究人员开发了革命性的移动式气-液界面暴露系统ELLIE（ELectrostatic air-Liquid Interface Exposure system），首次将其应用于斯德哥尔摩S?derledstunnel隧道现场。这项发表于《Environmental Pollution》的研究，通过并行ALI与submerged暴露实验，揭示了不同类型肺细胞对真实世界PM_2.5的响应差异。

【关键技术】
研究采用三大核心技术：1）移动ALI系统实时暴露细胞于隧道PM_2.5；2）submerged暴露作为对照；3）综合颗粒物表征技术。样本来自2022年3-5月隧道实测，使用A549（肺泡上皮细胞）和dTHP-1（巨噬细胞样细胞）两种模型，检测细胞活力（viability）和炎症因子（IL-8/IL-6/IL-1β）。

【研究结果】

◆ 采样位置与ALI暴露
在日均6万车流量的隧道中，ALI暴露的颗粒物剂量为1.4±0.8 μg/cm²，较submerged更接近真实吸入剂量。

◆ PM_2.5毒性特征
• 细胞毒性：A549在两种暴露中均未显示活力下降，但dTHP-1在submerged暴露中呈现剂量依赖性毒性。
• 炎症反应：ALI暴露下A549仅轻微升高IL-8/IL-6/IL-1β，而submerged暴露中dTHP-1的炎症反应更显著。

◆ 讨论
该研究突破性地证实：1）移动ALI系统可实现复杂环境下的原位暴露；2）巨噬细胞样dTHP-1对PM_2.5更敏感，提示其在毒理评估中的重要性；3）A549与dTHP-1共培养可能是未来研究方向。相较于罗马等地的ALI研究，隧道环境首次揭示了交通源颗粒物的特异性毒性。

【重要意义】
这项研究架起了实验室毒理学与真实环境暴露的桥梁。ELLIE系统的成功应用，为评估交通政策健康效应、制定精准防护策略提供了技术支撑。特别是发现不同细胞类型对PM_2.5的响应差异，提示未来需要建立更复杂的共培养模型来模拟人体呼吸道微环境。随着nPETS项目的推进，该技术有望在全球范围内应用于不同类型交通环境的健康风险评估。