江桂斌院士团队：耳机、手机磁场把空气中的磁性颗粒“吸进”大脑！认知功能或损伤

手机、耳机里的磁铁，很多人都没当回事。毕竟它不像电磁辐射那样引发争论，普遍认为静磁场对人体无害。但中国科学院江桂斌院士团队发表的一项最新研究发现，空气中的PM2.5里含有大量磁性纳米颗粒，而耳机和手机发出的静磁场，恰恰能把这类颗粒吸进大脑。在小鼠实验中，这个效应让大脑中的外源性磁性颗粒浓度增加了5倍以上，同时伴随明显的认知功能损伤。研究发表在环境科学领域期刊ACS Nano上。

研究背景与目的

磁性是纳米材料的重要特性。天然、偶然和人工合成的磁性纳米颗粒在自然界和人类活动中普遍存在。作为一种空气污染物，磁铁矿纳米颗粒（MNPs）可以进入人体甚至大脑，造成严重的健康隐患。然而，与其他理化性质（如尺寸、形状或表面化学性质）不同，磁性对纳米颗粒生物分布和毒性的影响尚不明确。

本研究使用6至8周龄的C57BL/6J小鼠，同时暴露于空气中的MNPs和耳机/智能手机内置的磁场（EEM），以探究纳米材料磁性对吸入纳米颗粒体内归趋和神经毒性的影响。研究结果揭示了纳米材料磁性和毒性之间的联系，发现外源纳米颗粒可以作为体内磁场暴露对健康影响的直接介质，并为磁场暴露和空气污染对健康的影响提供了新的见解。

实验设计

研究人员从燃煤飞灰中提取了PM2.5来源的磁性纳米颗粒（主要成分为四氧化三铁），通过气管滴注的方式让小鼠吸入。同时，将模拟耳机的磁铁装置放置在老鼠耳朵两侧，模拟日常使用耳机时的磁场暴露。对照组包括：仅暴露颗粒无磁场、仅暴露磁场无颗粒、暴露去除了磁性成分的PM2.5、以及暴露非磁性氧化铁颗粒（三氧化二铁）。通过检测大脑中的颗粒浓度、行为学测试、海马体转录组测序、血浆金属组学和反应组学等多维度指标，评估磁场与颗粒共暴露的神经效应。

磁场改变颗粒在体内的行为

体外实验发现，耳机中的磁铁可以吸附大量PM2.5颗粒。在模拟血浆环境中，磁场明显改变了磁性纳米颗粒的聚集状态：从分散状态转变为纤维状的链式结构。这意味着，当人戴着耳机时，吸入的磁性颗粒可能会在靠近磁场的区域（如耳部、脑部）发生局部富集。

共暴露导致认知功能受损

在行为学测试中，同时暴露于磁性颗粒和磁场的小鼠，在Morris水迷宫实验中的目标象限进入次数显著减少（p<0.01），平台穿越次数也明显下降，潜伏期延长。这说明空间学习和记忆能力受到了损害。单独暴露于PM2.5或磁性颗粒的小鼠，虽然也出现了一定程度的异常，但程度远不及共暴露组。值得注意的是，去除了磁性成分的PM2.5，其神经毒性明显减轻，表现为海马齿状回区域的神经母细胞数量增加，细胞存活和增殖指标也呈现恢复趋势。这直接说明，PM2.5中的磁性成分是其神经毒性的关键贡献者。

大脑中的磁性颗粒浓度增加了5倍以上

这是整项研究最核心的发现。通过电子顺磁共振定量检测，研究人员发现：同时暴露于磁性颗粒和磁场的小鼠，大脑中外源性磁性颗粒的浓度比单纯暴露颗粒的小鼠高出5倍以上。电镜观察确认，这些颗粒粒径多在100纳米以下，表面具有典型的高温熔融结晶结构，并伴生铝、硅等元素，明确来自外源性PM2.5，而非内源性铁蛋白。而且，大脑中磁性颗粒的积累量与行为学测试指标呈显著负相关（r<-0.6），颗粒越多，认知表现越差。

磁性强弱决定神经毒性大小

为了进一步确认是“磁性”而非颗粒本身在起作用，研究人员对比了四氧化三铁（强磁性）和三氧化二铁（无磁性）两种颗粒。两种颗粒形态和化学成分相似，唯独磁性不同。结果发现：只有磁性颗粒在磁场共暴露下产生了神经毒性，非磁性颗粒则没有。这组对照实验排除了颗粒化学组成本身的干扰，将因果关系锁定在“磁性”这个物理属性上。

海马体基因表达被显著改变

转录组分析显示，共暴露组海马体中出现了5264个差异表达基因，而单独暴露于磁性颗粒的组只有851个。共暴露诱导的差异基因显著富集在与认知、学习、记忆、神经元死亡相关的功能通路上。KEGG通路分析显示，阿尔茨海默病通路、MAPK信号通路（应激与凋亡相关）、神经退行性疾病通路中的前10个基因，大部分呈下调表达。这些变化与GTPase信号通路功能紊乱相关，而GTPase功能障碍已被证实与多种神经退行性疾病有关。

磁场贡献大于颗粒本身

通过分解共暴露效应，研究人员发现：由磁场诱导的差异基因（2343个）多于由颗粒浓度增加诱导的差异基因（1691个）。磁场诱导的基因更显著地富集在突触组织、认知功能等神经毒性相关通路上。血浆反应组学分析也显示，磁场与颗粒共暴露组的代谢反应变化模式更接近单独磁场组，而非单独颗粒组。这说明在共暴露的神经毒性效应中，磁场的作用比颗粒本身更大：它不仅是“搬运工”，还在主动改变神经系统的分子状态。

总结

这项研究的核心结论很直接：耳机和手机的静磁场，会增强空气中磁性颗粒在大脑中的积累，进而损伤认知功能。小鼠实验中，共暴露让大脑中的外源性磁性颗粒浓度增加了5倍以上，同时伴随明确的学习记忆能力下降。从机制上看，磁场可能通过改变磁性颗粒在体内的聚集状态和分布路径，使其更易穿过血脑屏障进入大脑；进入大脑后，这些颗粒进一步干扰GTPase-MAPK信号通路，影响海马体的神经可塑性和基因表达。

需要强调的是，这是小鼠的急性暴露实验，不能直接推到人身上。人脑中本来就存在外源性磁性颗粒，日常使用耳机和手机的磁场强度也远低于实验设置。但这项研究提供了一个此前未被重视的生物学机制：纳米颗粒的磁性，可能是其与生物系统相互作用的一个关键物理参数。对于普通读者来说，一个务实的建议是：减少不必要的长时间佩戴耳机，尤其是在空气污染较重的环境下。

来源：Zhang W, Deng S, Guo H, Hao S, Ji N, Xu W, Yang X, Liu Q, Jiang G. Brain Accumulation of Airborne Magnetite Nanoparticles under Earphone/Smartphone-Embedded Magnetic Fields Triggers Neurotoxicity. ACS Nano. 2026 Mar 17;20(10):8789-8802. doi: 10.1021/acsnano.5c22066. Epub 2026 Mar 3. PMID: 41774862.

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