室内灰尘中新型阻燃剂生物有效性体外评价方法的优化研究

Novel flame retardants (NFRs) have been widely used as alternatives for polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) in many household products. More and more attention has been given to the health risk of NFR-associated indoor dust due to its endocrine disrupting effects and wide detection in indoor dust. Simple in vitro methods have been considered as the surrogates for in vivo tests to predict bioavailability of contaminants. In this proposal, the current in vitro method was optimized to overcome some limits born in these methods. The bioaccumulation and metabolism mechanism of NFRs in mice was firstly elucidated with approaches of C14 radioactive isotope and LC-QTOF-MS, and reliable in vivo bioavailability data was obtained and served as the benchmark for in vitro method development. In vitro method was optimized by including sorption sink into the artificial gastrointestinal solution to enhance the desorption of NFRs from indoor dust. Intestinal cells were cultured in artificial gastrointestinal solution, representing the real intestinal absorption process, to optimize the in vito method. The optimized in vitro method was used to predict bioavaibility of NFRs in indoor dust, and the health risk was assessed based on the bioavaibility data.

新型阻燃剂已逐渐取代多溴联苯醚被大量生产并使用于各类家庭用品。近期发现这类物质的内分泌干扰等毒性及在室内灰尘中的频繁检出引起人们对其健康效应的关注。快速经济的胃肠模拟液体外方法是代替动物实验的有效手段来预测污染物的生物有效性。本项目针对胃肠模拟液体外方法在有机污染物（如新型阻燃剂）领域应用的几个瓶颈问题展开研究，优化现有体外方法。本项目拟采用C14和LC-QTOF-MS的手段阐明室内灰尘中的阻燃剂在小鼠体内的富集和代谢机制，获得体内生物有效性数据，为优化体外方法提供参照基准。在胃肠模拟液中添加吸附池增加其对疏水性较强的阻燃剂的提取能力，从化学层面上改进体外方法。采用胃肠模拟液-Caco2-杯状细胞共培养体系，模拟真实肠道吸收环境，从生物层面上改进体外方法。改进的体外方法用于预测室内灰尘中阻燃剂的生物有效性，为准确评价其健康风险提供强有力的理论支撑，为我国室内环境健康规范管理提供决策依据。

阻燃剂广泛应用于人类日常生活，由于是物理添加，因此会在使用过程中逐渐释放至室内降尘。目前在各个国家中的室内降尘中都检测到了较高浓度的阻燃剂。大量研究表明阻燃剂对人体存在内分泌干扰效应等毒性作用，因此亟需评价室内灰尘中阻燃剂的健康风险，而准确评价其生物有效性是评价其健康风险的重要基石。目前尚未对室内降尘中阻燃剂的生物有效性展开相关研究。本项目完成了以下几项内容：1）收集了南京市不同类型的室内降尘，对期中的各类阻燃剂（多溴联苯醚、新型溴代阻燃剂、有机磷阻燃剂）的污染状况进行了评估，发现有机磷阻燃剂的浓度明显高于溴代阻燃剂，有机磷阻燃剂的浓度与其中放置的聚氨酯泡沫材料家具与电器的数量之间的相关性。多溴联苯醚和新型溴代阻燃剂浓度相当，但是我国新型阻燃剂取代五溴代多溴联苯醚的趋势缓于欧美等一些国家。2）通过小鼠实验测定了两种新型溴代阻燃剂的代谢，发现小鼠血液中TBB以很快的速率代谢为TBBA，而TBPH代谢速率缓慢。建议之后的生物有效性测试中可以以血液中TBB的母体加上代谢产物浓度做为生物学终点。而对于TBPH，可以直接采用其母体在血液或其他器官中的浓度做为生物有效性测试的生物学终点。3）研究胃肠模拟体外方法中的组成和参数对生物可利用性的影响机制，发现胃肠液中的胆盐、脂类食物添加、液固比等均为影响生物可利用性的关键因素。此外添加吸附材料Tenax，可以显著增加多溴联苯醚和新型溴代阻燃剂的生物可利用性，但是对有机磷阻燃剂的效果并不显著。4）研究了TBB\TBPH两种阻燃剂对人体血管细胞的毒性，发现阻燃剂的代谢产物（TBBA\TBMEHP）毒性远高于母体，且会引起小鼠血液中血小板的显著变化。为今后搭建细胞模型测试阻燃剂的生物有效性提供了理论指导。本项目的研究结果可以为建立标准化的阻燃剂生物有效性测试方法提供夯实基础，从而准确测定其暴露剂量和评价其健康风险。