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2024年7月，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境中心環(huán)境化學(xué)與生態(tài)毒理學(xué)國家重點實驗室劉倩等在基于機器學(xué)習(xí)輔助單顆粒質(zhì)譜追蹤大氣超細(xì)顆粒物的體內(nèi)暴露途徑方面取得進(jìn)展，研究成果以“In Vivo Exposure Pathways of Ambient Magnetite Nanoparticles Revealed by Machine Learning-Aided Single-Particle Mass Spectrometry”為題，在線發(fā)表于Nano Letters(DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c01937)。

　　自然和人為來源的超細(xì)顆粒物是PM2.5的主要組分，被人體吸入后可能引發(fā)全身性的健康風(fēng)險。然而，由于缺乏可靠的技術(shù)手段，這些超細(xì)顆粒物被吸入體內(nèi)后的暴露途徑和歸趨仍不清楚，嚴(yán)重阻礙了對其健康危害機制的認(rèn)識。本研究報道了一種無標(biāo)記、機器學(xué)習(xí)輔助的單顆粒電感耦合等離子體質(zhì)譜(spICP-MS)方法，并利用小鼠模型揭示了大氣磁性納米顆粒(MNPs)從環(huán)境來源到體內(nèi)轉(zhuǎn)運和代謝的全暴露途徑。

　　圖1. 基于機器學(xué)習(xí)輔助單顆粒質(zhì)譜追蹤大氣磁性納米顆粒的體內(nèi)暴露途徑

　　本研究首次定量了超細(xì)顆粒物不同代謝途徑的貢獻(xiàn)。通常認(rèn)為肝臟是納米顆粒的主要代謝器官。然而，研究發(fā)現(xiàn)MNPs的代謝途徑主要是脾臟(84.4%)，其次是肝臟(11.4%)和腎臟(2.6%)。這表明，脾臟可能是體內(nèi)一個被低估的超細(xì)顆粒物的代謝途徑。

　　研究發(fā)現(xiàn)，吸入的超細(xì)顆粒物在不同器官間的轉(zhuǎn)運改變了它們的粒徑分布。通過機器學(xué)習(xí)可以預(yù)測不同來源的MNPs在體內(nèi)暴露過程中關(guān)鍵節(jié)點(例如靶器官、生物屏障、循環(huán)系統(tǒng)等)的粒徑分布，進(jìn)一步揭示超細(xì)顆粒物在外暴露和內(nèi)暴露之間的關(guān)聯(lián)，闡明環(huán)境來源對其體內(nèi)暴露途徑的影響。

　　此外，該研究也為納米毒理學(xué)研究和細(xì)顆粒健康效應(yīng)研究提供了一種有力的研究工具。

　　該文的通訊作者為劉倩研究員，第一作者為博士生張偉燦。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、中科院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊、騰訊基金會等支持。

　　相關(guān)論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c01937

[來源：儀器信息網(wǎng)]

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