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随着工业的发展和城镇化的推进,灰霾已经成为我国环境污染的重大问题之一,严重影响着公众健康。颗粒物(particulate matter, PM)是灰霾产生的“罪魁祸首”,其中细颗粒物(PM2.5)所占比重最大。PM2.5是空气动力学当量直径Dp<2.5μm的可入肺颗粒物,能够透过呼吸系统的层层屏障进入肺部,甚至透过气血屏障进入血液循环系统,到达肌体多个部位,对人体健康造成巨大的危害。过去几十年,关于PM2.5的健康效应和细胞毒性已经有了广泛的研究。研究发现,PM2.5会引起细胞炎症、氧损伤和DNA损伤,进而导致肺部疾病和心血管疾病,损害神经系统,促使癌症发生。然而,PM2.5的生物有效性研究尚不全面,PM2.5在肺液中的团聚、沉降性能与其健康效应的关系尚不清楚；PM2.5对细胞膜的损伤机制及其与细胞毒性的关系尚不明确；不同组分产生的细胞毒性效应也未进行过可靠的研究,本论文采集济南市PM2.5样品,对其主要成分进行特征分析。用模拟肺液(SLF)来研究PM2.5在肺液中的团聚沉降性能。用大单层囊泡(GUVs)和磷脂支撑膜(SLBs)模拟细胞膜,研究PM2.5对细胞膜的影响。将PM2.5颗粒物可溶组分和非可溶组分分离,研究不同组分颗粒物对肺腺癌细胞(A549)的毒性,深入研究PM2.5进入肺部后对人体产生危害的机制。具体研究结果如下：(1)具体分析了PM2.5样品的可溶性组分和非可溶性组分,PM2.5可溶组分中检测到有机酸、NH4+、SO42-、NO3-,非可溶性组分中包含高岭石、CaCO3、脂肪碳、芳香环、羟基以及羧基基团等。整体组分中检测到多种重金属元素。(2)通过模拟肺液实验,发现蛋白质能够促进PM2.5的分散,导致颗粒物水合粒径变小,沉积速率变慢。而磷脂能增加颗粒物水合粒径,加速其沉降。此结果说明蛋白质类能促进PM2.5颗粒物在肺液中的分散,有利于颗粒迁移至身体其他部位,而磷脂能加速PM2.5颗粒物的团聚,团聚的大颗粒可能会沉降到肺泡。(3)应用模拟细胞膜研究PM2.5与细胞膜的相互作用,结合显微镜和石英晶体微天平(QCM-D)进行监测,结果发现PM2.5能粘附并破坏含有正电磷脂的模拟细胞膜,而与含有负电磷脂的模拟细胞膜不发生相互作用。模拟细胞膜的阳性结合位点与带负电的PM2.5形成静电力是PM2.5粘附到膜上的重要条件,而PM2.5颗粒表面的含氧基团又能与膜上脂质磷酸基团能形成的氢键,膜的破坏是由静电力以及氢键共同作用造成的。(4)关于研究PM2.5对A549的毒性作用显示,PM2.5能够使细胞生长状态变差,降低细胞的存活率,刺激细胞活性氧(ROS)水平升高,且PM2.5对细胞产生的这些影响存在剂量-效应关系,就PM2.5不同组分的毒性作用进行分析,全组分的毒性高于非可溶组分和可溶组分,其中非可溶组分在降低细胞存活率及刺激ROS水平升高方面的作用强于可溶组分。以上实验结果说明了蛋白质和磷脂在PM2.5的分散与体内迁移中的作用,揭示了PM2.5的健康危害与肺液中的生物分子以及颗粒物的表面基团有关,另外PM2.5非可溶组分和可溶组分均对细胞产生毒性作用,且非可溶组分导致细胞存活率更低。