纳米材料应用非常广泛，是当今材料研究的焦点。尽管距纳米毒理学概念的提出已有近二十年，但对纳米材料潜在的神经毒性尚未有充分了解，尤其对于纳米材料是否可以从血液穿越血脑屏障进入人脑仍未可知。

“有证据表明，在污染严重的城市环境中，人脑中可以发现空气污染衍生的纳米材料。目前主要的的科学问题是这些纳米材料是否是穿过血脑屏障进入脑的”，郭志灵博士指出。“由于血脑屏障的存在，人脑受到很好的保护。作为大脑的”守护者”，血脑屏障允许重要的营养物质进入，同时也可以将潜在危险的毒素、病原体和外源物质拒之门外，这也是脑部疾病难以药物治疗的一个主要原因”。

虽然血脑屏障非常擅长于它的工作，但它并不完美。由伯明翰大学领衔的国际研究团队利用人造血脑屏障模型，采用基于同步辐射的X射线吸收精细结构光谱（XAFS）、高空间分辨率扫描透射X射线显微镜 (STXM)以及单颗粒电感耦合等离子体质谱仪（sP-ICP MS），首次发现，某些金属纳米材料，例如日常消费品和保健产品中常用到的纳米氧化锌（ZnO）和纳米氧化银（Ag）材料，可以颗粒态或者离子态的形式穿越人造血脑屏障进入脑一侧，并引起神经毒性。

图1. 代表性纳米材料 Ag 和 CeO2在人原代脑微血管内皮细胞中的转化

这篇论文的主要发现如下：

· 金属纳米材料独特的物理化学性质决定它在生理基质中的生物转化；

· 生物转化调节金属纳米材料通过人造血脑屏障的转运形式、效率、数量和途径，并且影响神经毒性；

· 金属纳米材料可以破坏人造血脑屏障的紧密连接从而通过细胞间隙转运途径穿越血脑屏障，或者通过胞吞转运的方式穿越人造血脑屏障进入脑一侧；

图2. 代表性纳米材料 Ag 和 CeO2在人造血脑屏障中的吸收、转化、穿越、运输与归宿示意图

该团队还将他们的发现汇总到关于纳米材料转运和化学转化的独特数据库中。“这些信息对于评估使用这些类型纳米材料的安全性至关重要” ，文章共同作者、伯明翰大学Iseult Lynch和Eugenia Valsami-Jones 补充道，“它还将在纳米材料未来生物医学应用的发展中发挥至关重要的作用。”

相关论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2105245118