近年来世界范围内大气污染程度加剧，中国大部分地区大气污染严重。污染气体中PM2.5（细颗粒物）的含量对空气质量起着决定作用，已经引起人们的注意。有关资料表明PM2.5具有致癌性，而PM2.5中含碳成分占据主要比例，约40%左右，因此对相关碳基材料的生物安全性研究非常重要。该课题选取三种碳基纳米材料进行研究，包括石墨烯（片状结构，d<500nm）、单壁碳纳米管（长度10~100μm）和多壁碳纳米管（长度10~100μm）。实验以雄性SD大鼠为染毒模型，结合透射电子显微镜技术、光学显微镜技术、同步辐射技术和分子生物学技术主要从形态学的角度研究经呼吸系统引起的大鼠靶向组织（肺组织、肝组织和脑组织）的损伤效应。取得的主要研究结果如下：1、石墨烯、单壁碳纳米管和多壁碳纳米管各材料低浓度染毒组大鼠组织损伤不显著，高浓度组有显著损伤，损伤效应随材料浓度增大呈现正相关性。随着染毒浓度的升高，大鼠组织的形态学损伤加重，在肺组织中发现部分纳米材料颗粒的沉积，脑组织中部分有益微量元素含量减少；2、对比各染毒组结果发现，碳基纳米材料对大鼠肺组织、肝组织和脑组织的损伤作用程度呈现逐渐减弱的趋势，这与实验由肺通过插管染毒，肺组织为直接暴露对象，以及肝和脑距离肺脏生理位置的不同导致的有关联。