引言
2023年,全球塑料产量达到4.003亿公吨,其广泛使用导致了微塑料和纳米塑料(MNPs)在环境中的普遍存在。MNPs被定义为尺寸在1微米至5毫米之间的不溶性合成固体颗粒或聚合物基质,而纳米塑料通常指尺寸小于1微米的塑料颗粒。它们可通过环境暴露和食物链进入人体,并在生物体内发生生物累积和生物放大效应。
材料与方法
本系统综述基于PRISMA指南,于2025年9月对MEDLINE、EMBASE和Cochrane图书馆数据库进行了检索。纳入标准包括经同行评审的原始研究、在人体受试者中进行的研究以及针对人体固体组织中MNPs检测或表征的分析。最终纳入了26项符合条件的研究,共涵盖564个人体样本,涉及胎盘、肺、肝、血液、骨骼等多种生物基质。
样本特征与污染控制
所分析的样本量从个案报告到大型临床队列(最多100名参与者)不等,受试者年龄跨度从16岁到88岁,涵盖了不同健康状况的个体。为确保分析结果的可靠性,大多数研究实施了严格的污染控制措施,包括使用玻璃或金属仪器、棉质实验服、过滤试剂以及在层流超净工作台下操作。程序空白和阴性对照被广泛采用,以监测和排除背景污染。
MNPs的提取与鉴定技术
从组织中提取MNPs的方法存在显著异质性。最常用的方法是碱性消化(如使用5-10%的氢氧化钾(KOH)在40-60°C下消化24小时至7天),其次是氧化消化(如使用过氧化氢(H2O2)或硝酸)和酶消化法。消化后的样品通常经过过滤,然后使用光谱学或热化学技术进行鉴定。傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼显微光谱是应用最广泛的鉴定方法,常辅以显微镜或热裂解-气相色谱/质谱联用(Py-GC/MS)进行聚合物确认。激光直接红外成像(LD-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等技术也常被用于形貌观察和成分分析。
MNPs的丰度与聚合物组成
在所有检测的人体组织中均发现了MNPs,但其丰度差异巨大,报告的范围从每克组织小于1个颗粒到数千个颗粒不等。最常检测到的聚合物是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC),这与全球塑料生产趋势一致。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)和聚酰胺(PA)也较为常见。颗粒尺寸主要集中在20至100微米之间。研究还观察到不同组织间的聚合物组成存在差异,例如,在胎盘和血液样本中以PE和PP为主,而在肿瘤和神经组织中则更常发现聚氨酯(PU)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等技术聚合物。
方法学挑战与局限性
当前研究面临的主要挑战是缺乏国际统一的标准化方案,导致不同研究在样品处理、提取方法和定量分析上存在巨大差异,从而阻碍了研究结果的可比性。尽管近年来在污染预防方面取得了进展(如普遍采用无塑料工作流程),但程序空白的使用和报告仍不一致。此外,某些消化方法可能对敏感的聚合物造成降解,影响鉴定结果的准确性。
潜在健康影响与研究展望
MNPs在人体组织中的普遍存在引发了对其潜在健康影响的关切。初步研究观察到MNPs积累与某些临床或病理参数(如妊娠年龄延迟、胆结石形成、肠道微生物群改变)之间存在相关性,但因果关系尚未确认。体外研究表明,MNPs可能引发细胞过早衰老、氧化应激和炎症反应。由于其疏水性和大比表面积,MNPs还可能作为载体,吸附并运输其他污染物(如抗生素抗性基因、持久性有机污染物)进入人体。
结论
这篇系统综述证实了MNPs在多种人体固体组织中的广泛存在。尽管分析方法不断进步,但方法学的异质性仍然是实现可靠生物监测和准确评估人类真实负荷的主要障碍。当务之急是建立国际协调的方案、严格的污染预防措施和标准化的报告规范,以澄清微塑料暴露对人类健康的潜在影响。未来的研究需要致力于方法学的标准化,并深入探索MNPs在人体内的迁移、转化机制及其长期的健康效应。