《Microplastics》：Detection and Identification of Non-Labeled Polystyrene Nanoplastics in Rodent Tissues Using Asymmetric Flow Field-Flow Fractionation (AF4) Combined with UV–Vis, Dynamic Light Scattering (DLS) Detectors and Offline Pyrolysis–GCMS (Pyro-GCMS)
编辑推荐：
本文建立了一种结合不对称流场流分离(AF4)、紫外-可见光(UV-Vis)、动态光散射(DLS)与离线热裂解-气相色谱质谱(Pyro-GCMS)的多平台分析方法，成功实现生物组织中聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs)的定性与定量检测。研究针对不同啮齿动物组织（肠道、肝脏、肾脏等）优化了组织特异性消化方案（如KOH/NaClO消化法），并通过AF4-UV-DLS与Pyro-GCMS联用，在50 nm与500 nm PS-NPs加标实验中实现高回收率（AF4-UV-DLS达80%以上）。体内实验进一步证实PS-NPs可经口服暴露后24小时在肝脏与肾脏中检出，为纳米塑料的生物分布与健康风险评估提供了关键技术支撑。
摘要
微塑料污染已成为全球性的环境与公共卫生问题。由于微纳米塑料(MNPs)在环境中的广泛存在，人类与动物可能通过多种途径暴露。本研究旨在开发一种结合样品预浓缩、不对称流场流分离(AF4)、紫外-可见光(UV-Vis)、动态光散射(DLS)及热裂解-气相色谱质谱(Pyro-GCMS)的多平台分析方法，用于生物样品中聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs)的定性与定量分析。通过优化不同啮齿动物组织（肠道、肾脏、肝脏）的消化方法，建立了组织特异性protocol，并结合新型浓缩技术以减少亚微米颗粒的损失。研究通过PS-NPs加标实验与小鼠体内暴露实验，验证了该方法在复杂生物基质中的适用性。
1. 引言
塑料因其廉价、耐用、轻质等特性，已成为全球产量最高的材料之一，年产量达3亿吨。环境中塑料碎片经物理化学降解产生微塑料(MPs，<5 mm)和纳米塑料(NPs，<1 μm)。聚苯乙烯(PS)作为常见塑料污染物，广泛用于食品包装、建材等领域。目前MNPs检测技术仍面临挑战，尤其是亚微米颗粒的分离与定量。本研究通过AF4-UV-DLS与Pyro-GCMS联用，旨在解决生物组织中PS-NPs检测的标准化问题。
2. 材料与方法
2.1. 化学试剂
使用0.50 μm与0.05 μm聚苯乙烯微球(2.6%固含量)，以及KOH、NaClO、TMAH等消化试剂。
2.2. AF4-UV-DLS方法
采用AF4系统联用UV-Vis与DLS检测器，以0.05% FL-70为流动相，优化分离条件（聚焦与洗脱步骤）。
2.3. Pyro-GCMS方法
使用热裂解模块联用GCMS，以m/z 104为定量离子。
2.6.-2.9. 组织消化与样品制备
比较蛋白酶K、硝酸、KOH/NaClO、TMAH等消化方法，针对不同组织优化消化时间与缓冲体系（如肝脏需96小时KOH/NaClO消化并增加脂质清除步骤）。样品经消化、过滤、AMICON浓缩后用于分析。
2.10. PS-NPs回收率
通过加标实验（水与组织样本）评估AF4-UV-DLS与Pyro-GCMS的回收率与重现性。
3. 结果
3.1.-3.6. 组织消化效率比较
蛋白酶K消化适用于脾脏等简单组织，但复杂组织（肝、肾）易堵塞滤膜；硝酸消化导致PS-NPs严重降解；KOH/NaClO消化在多数组织中回收率良好，但肾脏需72小时消化；TMAH适用于脑组织脂质清除。总结见表7与表8。
3.7. AF4-UV-DLS分析
AF4谱图中50 nm与500 nm PS-NPs出峰时间分别为19分钟与37分钟，峰面积与颗粒质量浓度相关（图1-2）。
3.9. 加标样本回收率
水中PS-NPs的AF4-UV-DLS回收率达94.9%-106.1%，Pyro-GCMS为69.8%-107.3%。组织加标实验中，AF4-UV-DLS对50 nm颗粒的回收率在肝脏(81.5%)、肠道(79.5%)较高，肾脏仅48.0%；Pyro-GCMS回收率普遍偏低（30%-55%），可能与基质干扰有关（表5-6，图4）。
3.10. 体内暴露检测
小鼠单次口服2 mg/kg PS-NPs后24小时，Pyro-GCMS在肝脏与肾脏中检出PS-NPs，而AF4-UV-DLS未检出，表明Pyro-GCMS对低浓度样本更具灵敏度（图5）。
4. 讨论
本研究通过组织特异性消化与多平台检测，实现了PS-NPs在生物组织中的可靠定量。Pyro-GCMS的回收率波动可能与残留有机物干扰热裂解过程有关。AF4-UV-DLS适用于高浓度样本，而Pyro-GCMS对低浓度体内暴露样本更敏感。未来需进一步优化基质清除策略，减少分析误差。
5. 结论
AF4-UV-DLS与Pyro-GCMS联用结合组织特异性消化方案，可有效检测生物组织中的PS-NPs。AF4-UV-DLS在加标组织中回收率超80%，Pyro-GCMS为30%-55%。体内实验证实PS-NPs可迁移至肝、肾组织，为MNPs健康风险评估提供了方法学基础。
