已经有许多研究在人体的血液、肺部和胎盘中监测到微塑料或纳米塑料（micro- and nanoplastics，MNP）的存在，它们会随着呼吸和饮食，潜入身体内部。近日，来自奥地利，美国，匈牙利和荷兰的一组研究人员进行的一项新研究发现，微塑料颗粒在被摄体内后，仅2小时即可穿过血脑屏障进入大脑。

 

相关研究于2023年4月14日发表于《纳米材料》（Nanomaterials）。

 

 

不仅速度令人震惊，微小聚合物滑入神经系统的可能性也敲响了一些警钟。

 

“在大脑中，塑料颗粒可能会增加炎症，神经系统疾病甚至神经退行性疾病（如阿尔茨海默氏症或帕金森氏症）的风险，”该研究的共同资深作者，奥地利维也纳医科大学的病理学家Lukas Kenner说。

 

作为一个由血管和紧密包装的表面组织组成的系统，血脑屏障通过阻止毒素和其他不良物质的通过，允许有用的物质通过，帮助保护大脑免受潜在威胁。

 

在这项研究中，口服给小鼠的MNPs的微小片段可以在短短两小时内在它们的大脑中检测到。但是MNP如何穿过血脑屏障，而血脑屏障应该保持大脑安全？

 

为了验证颗粒是否真的可以进入大脑，研究者用荧光标记（蓝色，红色，绿色）对应标记了三种尺寸（9.55μm，1.14μm，0.293μm）的聚苯乙烯（食品包装中使用的常见塑料）MNPs，以0.3mg等重量浓度喂于小鼠。

 

箭头指向绿色荧光纳米塑料颗粒（0.293±0.008μm），比例尺为20μm

 

“令我们惊讶的是，我们在两个小时后在暴露于MNP的小鼠的脑组织中发现了特定的纳米大小的绿色荧光信号，”研究人员在他们发表的论文中写道。

 

“只有0.293微米大小的颗粒能够从胃肠道中吸收并穿透血脑屏障”。

 

这些微小的、覆盖的塑料如何穿过体内的细胞屏障是复杂的，取决于粒径、电荷和细胞类型等因素。

 

研究人员认为，较小的塑料颗粒具有更高的表面积与体积比，使它们比较大的微塑料更具反应活性，并且可能更具危险性。这种反应活性被认为允许小块塑料将其他分子聚集在它们周围（比如让脂质、蛋白质结合到自己表面），用分子力紧紧拥抱它们，形成一种保护外环。

 

研究人员用二油酰基卵磷脂 (DOPC)作为模型脂质（它是人体内主要的磷脂，也被广泛用于简单有效的血脑屏障模型），构建了血脑屏障的计算机模型，以研究粒子如何穿过最重要的神经屏障。

 

总共使用了4个模型，（1）原始塑料颗粒；（2）由100个胆固醇分子包裹的塑料颗粒；（3）由150个胆固醇分子包裹的电晕颗粒（4）由40个蛋白质分子包裹的塑料颗粒。

 

结果显示，有着蛋白质外层的MNP几乎不能穿透屏障，但是有着胆固醇外层的MNP可以轻而易举地穿越过去，不过不能进入深层的脑部组织。

 

（橙色：DOPC分子的疏水部分;绿色：DOPC的亲水基团;深灰色：聚苯乙烯;浅灰色：胆固醇）

 

研究结果证明了一种可能性，即在正确的分子的帮助下，塑料可以穿过细胞膜进入脑组织。了解其基本机制是控制其有害影响的重要第一步。

 

值得注意的是，这些结果是基于老鼠和计算机模拟的，因此尚不清楚人类是否也会有同样的行为。目前还不清楚需要多少塑料颗粒才能造成破坏。然而，研究人员表示，塑料颗粒有可能在如此短的时间内突破血脑屏障，这将推动这一领域的研究。

 

Kenner说:“为了尽量减少微塑料和纳米塑料颗粒对人类和环境的潜在危害，在对MNPs的影响进行进一步研究的同时，限制接触和限制它们的使用是至关重要的。”