目的:空气环境中的可吸入颗粒物是威胁人类健康的最重要的危险因素之一。其中的细颗粒物对健康造成的损害更大。细颗粒物的直径微小,容易进入呼吸道的深部,从而引发相应的呼吸系统疾病,还可以直接进入血液循环,引发心血管疾病,因此对人类健康的危害极大。PM2.5是指直径在2.5微米以下的细颗粒物,因其直径微小,可穿过支气管并最终沉积于肺泡处,干扰肺部的气体交换,影响肺部通气功能,造成了机体的缺氧状态,引发支气管炎,支气管哮喘,甚至可能最终导致肺癌的发生。上皮细胞间质转化(EMT)是上皮细胞通过特定程序向间质表型细胞转化的生物学过程。而支气管上皮细胞EMT在肺癌的形成,转移及器官纤维化以及其他病理过程中都起着重要作用。与传统方法相比微流控芯片具有整体可控性,高通量性,灵活性,规模集成性等优势,在生物学等多领域表现出了巨大的应用价值,微流控芯片内的空间是多维网络状结构,且与外界环境相对隔离,内部与细胞生长环境相类似,营养物质及新鲜的氧气可不断的向芯片内的细胞提供并同时清除细胞代谢所产生的废物,细胞在芯片内可以快速稳定的生长,因此在微流控芯片内特别适合进行细胞的培养等工作。本实验采用微流控芯片技术探讨大气污染物PM2.5可能通过诱导支气管上皮细胞间质转化而最终导致肺癌的发生。方法:本实验采用微流控芯片技术,微流控芯片装置有两部分组成,包括上行部分的浓度梯度发生器(CGG)模块和下行部分的细胞培养室模块(图.2)。浓度梯度发生器连接的两个加样孔可分别加入细胞培养液和PM2.5悬液。液体流经浓度发生器通道1-4可产生4种不同的浓度。其浓度比例为0:1:3:4。细胞培养单元由两层结构的细胞培养池组成。下层是一个一通四的细胞培养池结构,覆盖在CGG通道表面。上层细胞培养室用来培养巨噬细胞,下层四个细胞培养室用来培养支气管上皮细胞。在微流控芯片装置上,检测了由PM2.5引发的支气管上皮细胞的核因子NF-?B表达的改变;PM2.5对巨噬细胞的炎性趋化作用,以及进一步检测了与支气管上皮细胞上皮间质转化有关因子,TGF-?,PI3K,Snail,E-钙黏素(E-cadherin,E-CA)及N-钙黏素(N-CA)含量的变化。通过调节芯片的液体流动来控制芯片内的微环境,完成了包括:细胞培养;PM2.5浓度分组;PM2.5对16HBE细胞存活率的影响;监测巨噬细胞的迁移;细胞染色以及免疫荧光的分析等内容。结果:利用微流控芯片检测持续暴露在不同浓度PM2.5环境下,人支气管上皮细胞16HBE生存率下降,具有时间浓度依赖性;随着PM2.5浓度的升高,巨噬细胞迁移转化数量逐渐增多,引发炎症反应;与上皮间质转化有关因子TGF-?在细胞内外表达均有升高。支气管上皮细胞16HBE在PM2.5浓度从0?g/ml-200?g/ml的刺激下,NF-?B,PI3K,Snail,N-cadherin的表达逐渐升高,E-cad表达逐渐下降。结论:本研究结果表明,PM2.5可能通过一系列信号转导通路引起支气管上皮16HBE细胞发生EMT,这可能与肺癌的发生有关。