打印机墨粉与肺表面活性物质相互作用研究

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打印机、复印机等附属输出设备释放的墨粉颗粒是室内空气污染物的重要贡献源。随着打印技术的发展,墨粉颗粒逐渐向超细方向发展,甚至达到纳米级别,而人类有近90%的时间是在室内度过的,可见,极有必要对墨粉颗粒暴露的潜在风险展开研究。墨粉颗粒尺寸较小,质量较轻,极易通过呼吸道进入肺部,进而在肺泡中沉积,此时其会先与肺泡气-液界面处由肺表面活性物质(Pulmonary surfactant,PS)形成的一层液膜相接触。PS具有降低表面张力,维持肺泡稳定性等功能,是确保正常呼吸功能必不可少的关键物质。特殊的脂蛋白构成体系和界面化学性质是PS功能的基础。本论文以PX-1008型墨粉为研究对象,以自制的猪肺源表面活性物质为PS的模拟物,探究了PS及其活性组分(Dipalmitoyl phosphatidylcholine,DPPC和Bovine serum albumin,BSA)对墨粉水合动力学直径、沉降性能、表面电位、接触角等物理性质的影响。考察了墨粉暴露对PS中活性组分的吸附作用以及界面活性(表面张力、相行为和起泡性能)的影响。最后评估了抗氧化剂和PS及其活性组分对墨粉致氧化损伤潜力的影响。具体的研究结果如下:(1)在PS的作用下,墨粉的水合动力学直径、沉降性能、Zeta电位和接触角都发生了变化。通过分析墨粉在PS及其活性组分溶液中粒径分布发现,PS和BSA使墨粉的水合动力学直径变小,DPPC使墨粉的水合动力学直径增大。另外墨粉在不同溶液中的团聚和沉降情况不一致,溶液中颗粒物的团聚趋势按强弱可排序为:DPPC>DPPC+BSA>空白>PS>BSA。在表面电位实验中,PS和BSA使墨粉Zeta电位的绝对值增大,DPPC使其Zeta电位的绝对值减小。此外墨粉的接触角随PS浓度的增加而增加,即墨粉的疏水性逐渐增强,这增大了其在肺泡内的团聚趋势。(2)打印机墨粉对PS中的活性组分(DPPC和BSA)具有一定的吸附作用,随着墨粉浓度的增加,PS溶液表面张力随之升高,且与其对磷脂组分的吸附能力呈正相关,可导致PS起泡性能有影响,而随着墨粉颗粒物浓度的增加,PS起泡性能逐渐下降,这可能是与墨粉对蛋白组分的吸附作用有关。墨粉使得表面压力-表面积(Surface pressure-area,π-A)等温线外扩,且墨粉颗粒物浓度越高外扩趋势越明显,相同表面积对应的表面压力上升得越快,布鲁斯特角显微镜观测表明,墨粉颗粒物嵌入PS单层膜是导致其相行为变化的关键。(3)肺环境中的四种抗氧化剂及PS组分均能导致均能诱导墨粉产生羟基自由基(·OH)。抗坏血酸能促进·OH的生成;在柠檬酸的作用下,·OH的产生量逐渐增加,但当柠檬酸浓度增加到300μM后产生量会减少;·OH的产生量随谷胱甘肽浓度的变化产生波动,浓度为200μM时产生量最大;尿酸会与墨粉中的过渡金属离子络合,从而使得·OH减少。PS和DPPC浓度的升高会导致·OH的含量升高,但BSA存在时,·墨粉诱导产生的·OH随BSA浓度的增加而减小。
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