气溶胶呼吸沉积与化学成分同步检测新方法：消费喷雾产品中金属工程纳米材料的健康风险评估

针对传统气溶胶沉积研究方法难以适用于非固体相/不规则形态气溶胶的局限，美国西南职业与环境健康中心（SWCOEH）团队开发了MALDA-MOUDI串联系统，首次实现气溶胶粒径特异性沉积分数与化学成分（如金属ENMs）的同步检测。研究表明，职业暴露于喷雾产品气溶胶中的金属纳米材料致癌/非致癌风险均低于安全阈值，为环境与职业健康研究提供了创新性方法学工具。

　　

论文解读

在清洁、涂层等消费喷雾产品中广泛应用的工程纳米材料（Engineered Nanomaterials, ENMs），因其独特的理化性质可能通过气溶胶吸入途径威胁人体健康。然而，现有研究方法面临两大技术瓶颈：一是传统实验手段如放射性标记法或有限代数的气管支气管（TB）模型难以获取全呼吸道（尤其肺泡区）沉积数据；二是理论模型（如ICRP或MPPD）假设粒子为理想球形固体，无法准确模拟实际喷雾气溶胶的液态相和复杂形态。这种局限性导致金属ENMs的职业暴露风险评估长期依赖不完善的模拟数据。

为解决这一难题，美国西南职业与环境健康中心的研究团队Jinho Lee和Wei-Chung Su开发了创新性实验系统——微型移动气溶胶肺沉积装置（Micro-Mobile Aerosol Lung Deposition Apparatus, Micro-MALDA）与微孔均匀沉积冲击器（MOUDI）的串联系统。该研究发表于《International Journal of Hygiene and Environmental Health》，首次实现气溶胶粒径特异性沉积分数与化学成分的同步检测，为职业健康风险评估提供了方法论突破。

关键技术方法
研究采用自主研发的Micro-MALDA（覆盖11代TB气道和肺泡区）与商用MOUDI联用，构建粒径分级检测系统。通过触发式和推进剂式两类消费喷雾生成气溶胶，测量金属成分（如Ag、Cu等）的呼吸道沉积质量分数，结合职业暴露场景计算日均剂量，最终用危害商数（HQ）和终生致癌风险（LCR）评估健康风险。

研究结果

Micro-MALDA和MALDA-MOUDI串联系统验证
3代分叉TB气道模型沉积数据与ICRP模型一致性优于5代模型（偏差<5%），且全呼吸道总沉积分数与理论值高度吻合（R²>0.98）。MOUDI的串联设计实现沉积气溶胶化学成分的直接采集。

喷雾气溶胶特性与金属沉积
触发式喷雾产生的气溶胶质量中值直径（MMAD）为3.5μm，推进剂式喷雾为1.8μm。金属成分在肺泡区的沉积比例最高（约40%），其中Cu和Zn在头部气道的沉积显著高于其他金属（p<0.05）。

职业健康风险评估
每日8小时暴露下，所有检测金属的HQ均<1（范围0.002-0.15），LCR<10^-6，表明当前暴露水平下金属ENMs的致癌与非致癌风险均低于安全阈值。

讨论与意义
该研究建立的MALDA-MOUDI系统突破了传统方法的形态限制，首次实现液态/不规则气溶胶的全呼吸道沉积检测。虽然当前消费喷雾的金属风险可控，但该方法为新兴纳米材料（如TiO₂、碳纳米管）的风险筛查提供了标准化工具。未来可扩展至PM_2.5等多组分气溶胶的健康效应研究，为职业防护标准制定提供数据支撑。研究团队特别指出，该方法的时间成本较传统实验降低70%，且无需放射性设施，具有显著的推广应用价值。