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目的:黑碳材料作为PM2.5的主要组成核心,在大气运输过程中会吸附各种污染物（重金属和有机物）形成的复杂污染物。因为PM2.5来源不同,化学组分的复杂性和不确定性使得其引起的毒性效应和健康风险难以评估。在研究中使用的羧化黑碳,是通过对商品化黑碳进行改性的制备而成,原始黑碳带上羧基后增加其极性,然后羧化黑碳与铅复合形成黑碳铅复合体。以这两种材料来研究其引起的体内外炎症效应与毒性反应,旨在阐明羧化黑碳和羧化黑碳铅复合物对细胞的毒性效应,为评价PM2.5的毒性效应提出实验依据。方法:我们使用羧化黑碳（c-BC）和羧化黑碳铅复合物（c-BC-Pb）来研究体外和体内毒性作用和炎症反应。使用透射电子显微镜（TEM）,动态光散射（DLS）,X射线光电子能谱（XPS）和电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）对c-BC和c-BC-Pb复合物的理化性质进行表征。体外实验部分探讨了羧化黑碳和羧化黑碳铅复合物对BEAS-2B细胞的毒性效应和炎症反应,主要检测了细胞活力、氧化损伤水平、凋亡和炎症因子的表达。采用细胞毒性检测试剂盒（CCK-8）检测羧化黑碳和羧化黑碳铅颗粒染毒24h对BEAS-2B细胞存活率的影响;采用DCFH-DA探针研究羧化黑碳和羧化黑碳铅复合物染毒1、4、6h对BEAS-2B细胞ROS表达水平的影响;采用SOD和乳酸脱氨酶试剂盒（LDH）检测羧化黑碳和羧化黑碳铅复合物染毒24h对BEAS-2B细胞的抗氧化能力和LDH漏出率的影响;采用ARP（醛反应探针）技术对染毒24h的细胞DNA损伤进行定量评估;采用AnnexinFITC/PI探针标记细胞并通过流式细胞术检测染毒24h后的各时期细胞凋亡率;采用ELISA法检测炎症因子IL-6和TNF-α的含量;通过RT-PCR技术检测染毒后细胞产生的炎症因子IL-6和TNF-α表达量。体内实验部分通过气管滴注法对ICR小鼠暴露羧化黑碳和羧化黑碳铅复合物以此来研究黑碳颗粒引发的肺部毒性,以及炎症反应。通过对小鼠肺部灌洗液中的细胞进行分选,统计炎症细胞的数量,然后使用ELISA法检测小鼠的肺泡灌洗液和血清中炎症因子IL-6、TNF-α和C型应激蛋白的含量,采用SOD、MDA、白细胞等检测试剂盒检测小鼠肺部氧化损伤和验证羧化黑碳和羧化黑碳铅复合物对小鼠造成的炎症反应。结果:通过对改性黑碳及黑碳铅复合物进行表征,确认合成羧化黑碳（c-BC）和羧化黑碳铅复合物（c-BC-Pb）。电镜结果表明c-BC和c-BC-Pb都能进入细胞,且大多数分散在细胞质中,但没有穿透细胞核。细胞活力检测说明细胞存活率存在剂量依赖效应,LDH释放的增加与CCK-8数据和细胞形态学证据一致,表明c-BC-Pb抑制细胞活力。细胞凋亡和DNA损伤检测说明,c-BC-Pb诱导晚期凋亡或坏死比c-BC处理的细胞更明显,表明Pb在c-BC-Pb中起重要作用,铅可能诱导细胞凋亡。检测炎症因子表达发现细胞培养上清液中IL-6的分泌显著增加;随着暴露时间和剂量的增加,c-BC的存在增加了炎性细胞因子（例如IL-6和TNF-α）的基因表达。体内研究表明,羧化黑碳（c-BC）和羧化黑碳铅复合物（c-BC-Pb）都会引起小鼠肺泡灌洗液中的炎症细胞增加,且存在剂量依赖效应,c-BC-Pb诱导的ICR小鼠肺内炎症主要表现为中性粒细胞百分比增加。肺泡灌洗液中的氧化损伤研究表明,羧化黑碳（c-BC）和羧化黑碳铅复合物（c-BC-Pb）会导致小鼠体内的氧化损伤加剧,小鼠的炎症因子也在增加,血清中体内的炎症因子和C型应激蛋白表达量也存在剂量依赖效应。BALF和血清中IL-6和CRP水平之间存在显著相关性,表明血清IL-6和CRP水平可能受肺组织中IL-6和CRP水平的影响。结论:体外细胞实验表明c-BC-Pb和c-BC处理人肺支气管上皮细胞（BEAS-2B）后,与低剂量c-BC颗粒相比,c-BC-Pb显著诱导了更大的毒性;表明c-BC-Pb可能在联合暴露后在诱导细胞毒性中起重要作用。体内实验结果进一步证实了这一发现,表明c-BC-Pb颗粒显著诱发炎症反应和小鼠肺损伤。根据这个实验的结果,c-BC-Pb颗粒在体外和体内造成毒性作用的原因可能是由于Pb对BC颗粒的协同作用毒性。有助于评估由不同来源的BC颗粒或BC重金属引起的细胞毒性,并为阐明PM2.5诱导的毒性和健康风险提供了一种新方法。