曲广波等在黑磷纳米片的生物毒性效应研究方面取得新的研究进展，相关成果于近日以“Deciphering the effects of 2D black phosphorus on disrupted hematopoiesis and pulmonary immune homeostasis using a developed flow cytometry method”为题发表于Environmental Science & Technology (DOI: 10.1021/acs.est.2c03675)。

　　因其优良的电化学和光学性质，黑磷纳米片在生物医药、光电催化、能源与环境等多个领域展现出巨大的应用潜力。团队之前的研究表明，黑磷纳米片可引起单细胞生物小球藻和四膜虫的细胞毒性，同时导致斑马鱼的发育毒性效应；基于小鼠的研究也表明，黑磷纳米片的暴露可激活免疫系统，进而诱导哺乳动物的毒性效应。黑磷纳米片的健康风险引起越来越多的关注，其可能引起的肺部毒性作用亟待探究。

　　免疫系统负责对外源物质的识别和清除等过程，决定了纳米材料在体内的命运以及毒性效应；同时，造血系统通过控制免疫细胞的分化和成熟，参与调控全身免疫，以迅速应对威胁。除驻留于骨髓内，造血干细胞可通过血液循环迁移和驻留至其它组织（如肺脏），从而对病原体感染以及外源污染物暴露等引起的免疫激活等做出快速响应。因此，造血系统在免疫稳态中扮演着重要角色。本文研究了黑磷纳米片经肺暴露后，在小鼠体内诱导的免疫毒性和造血干扰效应。

　　图1. 基于FCM方法探究黑磷纳米片经肺暴露后，小鼠体内免疫细胞的生成、迁移和浸润情况。

　　研究者利用流式细胞术（Flow cytometry, FCM）构建了小鼠体内多脏器免疫和造血细胞的分析流程，在肺泡、肺间质和骨髓中各分析出4、11和8种免疫细胞，同时在肺间质和骨髓中各分析出6种造血细胞。基于此，研究者探究黑磷纳米片经肺暴露不同时间（1，7，14和21天）后，小鼠各类免疫细胞的分化成熟、迁移和浸润特征。结果表明，与小黑磷（S-BP，侧径约188 nm）相比，大黑磷（L-BP，侧径约326 nm）刺激小鼠肺脏及骨髓中产生更多的淋巴样组细胞，从而导致更多B细胞的生成，并通过血液循环浸润至肺泡腔中。此外，在暴露后21天后，仅L-BP可引起小鼠外周中性粒细胞数量升高。对于其来源机制的研究表明，仅L-BP降低了骨髓中性粒细胞表面受体CXCR4的表达。CXCR4的重要功能之一是通过与趋化因子CXCL12相互作用，在NEs驻留骨髓的调控过程中发挥重要作用，其表达的降低会促使更多中性粒细胞由骨髓释放到外周循环中。这些结果表明L-BP与S-BP相比可能具有更强的毒性效应。该工作首次评估了肺脏造血系统对于外源颗粒经肺暴露的响应特征，并且为阐述颗粒物的肺部毒性效应开辟了新的思路和途径。论文第一作者为博士研究生王园园。

　　该研究得到了国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会的支持。

　　论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.2c03675。