研究揭示HOCs在水体环境中毒理学意义

疏水性有机污染物（HOCs）脂溶性强，易蓄积在生物体内并可通过食物链产生生物放大作用，进而对人体造成危害，因此一直受到环境和毒理学家的广泛关注。对于 HOCs 在水环境和生物膜中迁移转化过程，研究者们通常假设 HOCs 在上述环境和生物介质中呈单分子态均匀分布，并基于此假设进行环境模拟和毒理研究。然而，很多HOCs具有极强的疏水性，在自身与水之间的分配系数的差异可高达 109，因此在水环境中极易发生簇集现象。而对于这种分子团簇形式的HOCs在水体环境中的重要环境学和毒理学意义，鲜有研究报道。

近日，北京师范大学环境学院郭学军副教授与北京大学生物动态光学成像中心白凡研究员在环境学旗舰期刊Environmental Science & Technology上发表了题为Real-Time Visualization of Perylene Nanoclusters in Water and Their Partitioning to Graphene Surface and Macrophage Cells的文章。该论文利用单分子荧光成像手段，高时空分辨下研究了疏水性有机污染物（HOCs）在水相中分子团簇的粒径分布和准布朗运动，并原位跟踪了HOCs团簇在水-固界面的吸附，以及被细胞吞噬的细胞生物学过程。

研究发现，当苝以团簇方式存在时，其环境行为与传统模型有着很大的不同。对于水-固界面过程，类似于“停车入库”，苝以整体团簇方式吸附在碳质表面，符合胶体的随机不可逆吸附模型。不同于以往文献和经典教科书所默认的HOCs以单一的小分子形式被动扩散进入动物细胞，团簇态苝能以整体的颗粒形式通过胞吞进入动物细胞内。研究者提出，团簇存在方式将显著提高HOCs在水体环境中分布的空间异质性，以及环境过程的随机和不均一性；除了被动扩散以外，HOCs以胞吞方式进入细胞将显著提高HOCs在生物体内的富集速率和容量，对HOCs在亚细胞器内的分布和毒理学特征产生显著影响。 这些发现，将填补传统环境模拟和毒理研究对HOCs物理聚集形态影响的空白，并为 HOCs 在环境和生物相中的迁移转化提供更加全面的信息。

郭学军副教授、金心为该论文的并列第一作者，吕小芳与普颖颖参与了论文的重要工作，郭学军副教授、白凡研究员为该论文的共同通讯作者。（来源：科学网）