引言
微塑料（MPs）作为一种新兴环境污染物，通常指粒径小于5毫米的塑料颗粒。近年来，医疗领域被确定为MPs的重要来源。医用微塑料（MMPs）因其独特的物理化学性质（如医疗级塑料常含增塑剂、稳定剂等添加剂）以及灭菌、机械磨损等医疗特定过程对颗粒表面的改变，其生物活性可能高于一般环境来源的MPs，已成为全球环境健康研究的新焦点。
医用微塑料的来源与释放
在医疗环境中，塑料制品广泛应用于各类器械和耗材，主要聚合物类型包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）。MMPs的产生贯穿其全生命周期，包括制造、临床使用和废物处理。展示了手术等高强度动态环境中相关材料产品产生MMPs的潜在途径。例如，一次性手套因频繁操作、接触尖锐器械和液体浸泡而产生片状或纤维状MMPs；注射器通过活塞与筒壁的往复摩擦、针头连接处的应力集中及流体冲刷作用释放MMPs；输血袋则因管路挤压弯曲、快速输注时的压力波动和温度变化等流体动力学效应和材料疲劳机制而释放MMPs。
根据来源和形成机制，MMPs可分为初级和次级两类。初级MMPs是为特定医疗应用（如靶向药物递送）而设计合成的聚合物微粒。次级MMPs则主要来源于医疗环境中塑料制品在物理磨损、化学降解和生物过程的共同作用下的破碎，形态高度异质，如纤维和不规则碎片。在牙科手术、药物输注等场景，以及高压灭菌、长期储存老化等操作条件下，都会促进次级MMPs的生成。
人体暴露途径
MMPs的人体暴露途径可分为直接和间接途径。
直接暴露途径 指MMPs在医疗干预过程中直接、即时进入患者体内，主要包括有创医疗操作和静脉输液系统。研究表明，经皮冠状动脉介入治疗（PCI）等手术中，介入器械（导丝、导管、球囊、支架等）会因摩擦和碰撞释放MMPs并直接进入患者血液，导致术后血液中MMPs数量显著增加。心脏手术中也存在类似证据。此外，医院手术室等室内环境中的空气MPs浓度显著高于家庭室内环境，且与手术活动直接相关，表明手术环境是患者和医务人员直接吸入MPs的一个重要点源。
静脉输液是MMPs直接进入血液循环的另一关键途径。研究表明，一次性PVC输液器不仅携带固有的PVC颗粒，还会在输注过程中释放颗粒，释放量受输注时间、温度和液体成分影响，呈现出明显的时间-温度协同效应，构成重要的静脉MMPs暴露源。
其他暴露途径 包括间接途径，如长期储存在PVC、PP等塑料容器中的口服药物可能因材料老化和药物成分吸附而释放MMPs，使患者在服药时同时摄入。中药煎煮过程中的加热可能使其塑料包装释放MMPs，形成经口摄入的暴露途径。此外，外用药和医用敷料中的纳米塑料颗粒可通过皮肤褶皱、脂质途径和毛囊渗透入体。呼吸辅助设备在加热或暴露于水蒸气条件下可能释放微米级和纳米级塑料颗粒，被人体吸入。
多系统毒性效应
MMPs通过物理作用和化学机制对细胞和组织产生不良影响，其毒性涉及心血管、呼吸、消化和生殖等多个系统，核心机制包括氧化应激、炎症反应、细胞凋亡和自噬失调。
心血管毒性 在透析、输液等医疗干预过程中，暴露的MMPs可直接进入体循环，达到较高的局部浓度，并绕过人体的天然屏障防御。MMPs诱导心血管毒性的机制主要包括心肌损伤、血管炎症和血栓形成。例如，纳米聚苯乙烯（PS-NPs）可上调同源域相互作用蛋白激酶2（HIPK2），激活P53信号通路，导致心肌细胞凋亡增加，并通过TGF-β1/Smad3信号通路诱导心肌纤维化。MMPs还能在血管内积聚，促进局部氧化应激和炎症反应，增加主要不良心血管事件风险。进入血液后，MMPs可立即干扰凝血系统，例如PS-NPs易被凝血因子XII和纤溶酶原激活物抑制剂-1吸附，从而显著增加血栓形成概率。
呼吸毒性 临床环境中，MMPs是人类呼吸道暴露于MPs的重要来源。病房空气中的MPs可直接被吸入，成为住院患者长期暴露的基线。呼吸机回路、湿化器等呼吸治疗设备可能因使用和消毒过程中的材料磨损或降解而释放MMPs。防护用品（如口罩）的使用方式也会影响暴露水平。MMPs可通过破坏肺表面活性物质、诱导细胞衰老和炎症，导致肺功能损伤和纤维化。例如，MPs沉积在肺泡区域后会优先吸附肺表面活性物质的磷脂成分，促进羟基自由基（•OH）的产生，破坏肺泡稳定性。MPs暴露还可上调环状RNA kif26b（circ_kif26b）表达，通过隔离microRNA-346-3p（miR-346-3p）来减轻对细胞周期抑制剂p21的转录后抑制，从而诱导细胞周期停滞并放大衰老相关分泌表型（SASP），增强炎症反应，最终促进肺纤维化进展。
消化毒性 医疗实践是人类暴露于MMPs的一个重要途径。长期使用的肠内营养支持管（尤其是PVC管）会因体温和营养液成分的影响而持续释放MMPs和增塑剂。口服药物在塑料容器中长期储存也可能促进MMPs和相关添加剂在药物配方中的释放和积累。MMPs进入消化系统后，可通过不同致病机制驱动肝脏和肠道损伤，涉及脂质代谢紊乱、肠道屏障破坏和微生物群失调。例如，PS-NPs可破坏溶酶体功能并失调AMPK/ULK1通路，导致脂噬受损和随后的肝细胞脂质积聚。此外，作为污染物载体（如吸附重金属）的MPs可促进其共同进入肠上皮细胞（IECs）。吸附重金属的老化MPs可激活IECs内的NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）炎症小体，触发涉及半胱天冬酶-1（Caspase-1）介导的细胞焦亡和白细胞介素-1β（IL-1β）分泌增加的炎症级联反应，从而下调紧密连接蛋白occludin的表达，显著损害肠道屏障完整性。
生殖与内分泌毒性 MMPs可通过静脉输液、有创操作或医疗器械降解等途径直接进入人体循环系统，随后通过血液传播并积累在男女生殖腺等各种器官和细胞中，对生殖系统构成直接风险。MPs的生殖毒性涉及复杂、多途径的机制。在女性生殖系统中，MPs直接干扰卵巢内分泌功能，并在分子水平上通过干扰雌激素信号传导促进癌细胞增殖。例如，PS-NPs可上调血栓调节蛋白（THBD）表达并抑制核因子κB（NF-κB）复合物的组装，从而激活NF-κB信号通路，促进巨噬细胞增强肿瘤坏死因子（TNF）和白细胞介素-6（IL-6）的分泌，引发肿瘤微环境（TME）的早期重编程，最终促进肿瘤异常增殖和发展。在男性生殖系统中，MPs通过内分泌干扰（如降低睾酮生物利用度）引发毒性，并触发氧化应激，激活PPARγ信号通路，损害脂噬，导致脂质失调和睾丸损伤。此外，MPs通过跨胎盘屏障并在后代睾丸中积累，表现出跨代毒性。这种暴露会诱导未分化精原细胞（Undiff-SPG）中关键转录因子PR域包含蛋白14（Prdm14）的过表达，进而抑制关键基因和精子发生相关蛋白的表达，最终导致后代精子发生受损。
医用微塑料检测技术进展
在医学和临床研究领域，MMPs的检测面临一系列独特挑战，尤其是缺乏标准化的采样和分析方法，以及样品采集、前处理和仪器分析过程中的高假阳性污染风险。目前，针对血液、组织等生物基质中MMPs检测的主要技术围绕三类：显微成像技术、光谱分析技术和色谱-质谱联用技术。
扫描电子显微镜-能谱仪联用技术（SEM-EDS）能够表征MPs的三维形貌，并结合元素组成信息区分以碳为主的MPs和无机颗粒，已成功应用于支气管肺泡灌洗液（BALF）、静脉输液产品等生物样品的MPs分析。但其对亚微米颗粒的分辨率欠佳，且识别有机聚合物（如PE和PP）的特异性有限。
显微傅里叶变换红外光谱（µFTIR）能够无损分析目标聚合物，同时获取化学指纹图谱和微形貌特征，已成功应用于人体肺组织和血液等医学样品中MPs的检测。但该技术空间分辨率受光学衍射极限限制，且对样品厚度、均匀性和含水量有严格要求。
拉曼光谱（Raman spectroscopy）具有亚微米空间分辨率且受水分子干扰小，适用于小至1微米颗粒的鉴定，已为人体血栓、尿液和肾组织中的MPs存在提供了直接光谱证据。但该技术易受荧光干扰，对深色/强荧光聚合物的识别能力有限。
热裂解-气相色谱-质谱联用技术（Py-GC-MS）通过特征裂解产物实现MPs的聚合物鉴定，已应用于人体动脉组织、羊水等样品中MPs的定量分析。但其样品前处理复杂，单样本分析时间通常超过30分钟，限制了高通量应用。
由于单一分析方法通常不足以进行多参数鉴定，研究者越来越多地采用多种技术联用的策略以提高检测可靠性。例如，将显微镜与拉曼光谱结合，或将色谱-质谱技术与FTIR联用，可以同时实现形貌观察、化学组成分析和质量定量，显著提高检测的准确性和全面性。
挑战与展望
尽管MMPs与健康风险之间的概念框架已初步建立，但在风险评估和管理方面仍存在显著的研究和转化缺口。首先，缺乏用于检测和定量复杂生物基质及临床环境中MMPs的标准方法。其次，毒理学数据库仍然不足，特别是关于低剂量、反复MMPs暴露的慢性效应。MMPs与药物、浸出添加剂或吸附的共污染物产生协同毒性的可能性也需阐明。此外，医用塑料安全环保替代材料的研发进展缓慢。最后，缺乏统一的全球监管框架。
为克服这些瓶颈，未来研究需聚焦几个关键方向：优先开发和验证适用于MMPs临床和环境监测的标准化分析方法；开展可靠的纵向研究和先进体外模型研究，以表征MMPs暴露的长期健康结果和潜在机制；加速可生物降解高分子材料的研发，探索其在替代传统不可降解塑料医疗器械方面的可行性，从源头上减少MMPs的产生和释放；最终，将科学证据转化为政策，将MMPs风险考量纳入医疗器械安全评估和医疗废物管理规程，对于保护患者健康和环境可持续性至关重要。
总之，尽管医用塑料使用与人类MMPs暴露之间的关联现已明确，但弥合从知识到行动的差距需要协调一致、跨学科的努力。通过推进检测科学、深化机制毒理学、创新材料设计和加强监管，医疗保健部门可以减轻MMPs带来的风险，朝着更可持续、更安全的实践迈进。
