《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Comparative Sub-Chronic Toxicity of Potato Peel Starch-Based Bioplastic and Low-Density Polyethylene in Mice: Hematological, Biochemical, Inflammatory, and Histomorphological Assessment
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•成功制备并表征了马铃薯皮衍生淀粉生物塑料（PSBP）。•一项为期12周的体内研究比较了PSBP与传统LDPE及对照组的毒性。•评估了血液学、生化、生物标志物、组织学及共聚焦分析。•在瑞士白鼠中，与对照组相比，PSBP的系统毒性比LDPE低。引言石油衍生物塑料如聚苯乙烯、聚氨
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成功制备并表征了马铃薯皮衍生淀粉生物塑料（PSBP）。
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一项为期12周的体内研究比较了PSBP与传统LDPE及对照组的毒性。
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评估了血液学、生化、生物标志物、组织学及共聚焦分析。
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在瑞士白鼠中，与对照组相比，PSBP的系统毒性比LDPE低。
引言
石油衍生物塑料如聚苯乙烯、聚氨酯和聚乙烯等，因其能抵抗自然降解过程而被视为耐用材料，导致在陆地和水生生态系统中长期积累[1]。塑料废弃物的快速增加在全球范围内造成了多项环境和生物医学挑战，例如塑料破碎成微米和纳米级颗粒、扩散加剧、生物利用度提高，最终这些塑料颗粒通过食物链传递[2]。这些暴露与氧化应激、炎症、代谢紊乱和组织损伤相关[3]、[4]。在人体中，通过吸入和摄入暴露于这些颗粒会进一步增加生物安全担忧[5]。这些问题突显了对更安全、可持续替代品的需求，这需要全面的生物学评估来验证。
为了消除这些担忧，淀粉、纤维素、蛋白质和麸质等可再生资源被用于开发可生物降解塑料[6]、[7]。在这些替代品中，源自农业废弃物的淀粉基生物塑料因其可生物降解性和可再生来源而备受关注[8]。这些材料在适宜的环境条件下可发生微生物降解[9]，与石油衍生物塑料相比，可减少其在土壤和水中长期存在[10]。利用马铃薯皮等农业废弃物可将低价值生物质转化为功能性高分子材料，有助于废弃物增值[11]，支持可持续资源利用和循环经济方法[12]。添加甘油、山梨醇、柠檬酸等增塑剂和交联剂也可在提高聚合物网络的柔韧性和结构稳定性方面发挥关键作用[13]。尽管取得了这些进展，生物基塑料的评估仍存在若干研究空白。大多数现有文献侧重于材料的机械和热优化、短期体外生物降解以及制备材料的物理化学表征，这限制了其在生物学评估中的范围[14]、[15]、[16]、[17]。长期体内毒性研究相对有限，与常用合成塑料的直接对比研究尚不充分。同样，交联剂密度、残留反应物和降解动力学的影响在现有文献中尚未得到妥善确立。传统塑料提供耐用性、柔韧性和经济效率[18]，而生物基材料因其可再生来源被认为是安全的；然而，严格的体内评估对于验证其潜在健康影响至关重要。
在本研究中，我们制备了马铃薯皮衍生淀粉基生物塑料（PSBP），以甘油增塑和柠檬酸交联，随后进行物理化学和形态学表征。随后，对制备的PSBP进行了延长的、剂量依赖性的体内毒性评估，同时与低密度聚乙烯（LDPE）和对照组进行比较。整体体内毒性研究整合了血液学参数、血清生化标志物、炎症生物标志物分析、组织学和共聚焦成像，提供了农业废弃物衍生生物塑料的综合、系统性和器官水平响应。据我们所知，本研究是首个综合、剂量依赖性的体内评估，通过评估血液学、生化、炎症、组织学和共聚焦成像终点，将PSBP和LDPE与对照组进行比较。本研究提供了一个罕见的长期比较毒理学视角，突出了向可持续高分子材料理性发展提供关键证据。
章节片段
化学试剂
本研究中使用的分析级化学品购自德国Sigma Aldrich公司，包括：甘油（C?H?O?，≥99%）、柠檬酸（C?H?O?，≥99.5%）、低密度聚乙烯（LDPE；CAS号9002-88-4，粉末，粒径<45 μm，密度0.917 g/cm3，纯度>99%）、焦亚硫酸钠（Na?S?O?，≥98%）、氢氧化钠（NaOH，≥98%）、福尔马林（CH2O，37%水溶液）、苏木精（KAl(SO?)?·12H?O，≥98%）和伊红Y（C??H?Br?O?，≥99%）。用于血液学和生化分析，
PSBP的光谱和形态评估
制备的PSBP表面化学的定性光谱确认在包括3658至3062、2919、1652、1403、1016 cm-1等波长处呈现出多个有充分文献记载的峰值，如其他各项研究所报道[28]、[29]。如图1a所示，这些峰值与淀粉聚合物的化学结构、甘油增塑和柠檬酸交联一致。例如，从3658 cm-1到3062 cm-1的宽峰和1403 cm-1处的峰值
当前研究的局限性
本研究提供了PSBP和LDPE亚慢性毒性的12周评估，与对照组进行比较；然而，某些局限性需要进一步分析。如第2.2.4.1节所述，在受控实验室条件下，选定的剂量水平（包括50、150和250 mg/kg）用于建立两种材料的剂量依赖性毒理学响应，并与对照组进行比较，应被解释为亚慢性毒性
结论
本研究提供了淀粉衍生生物塑料和传统LDPE的体内毒理学数据，与对照组进行比较，使用血液学、生化、炎症、组织学和共聚焦参数。高剂量暴露（50、150和250 mg/kg）在瑞士白鼠中产生了明显的剂量依赖性生理紊乱。虽然两种材料都影响了免疫系统、肝脏酶、肾脏标志物和组织形态，但这些损伤的程度一直更大
伦理批准和参与同意
巴基斯坦伊斯兰堡盖达尔·阿zam大学生物伦理委员会提供了伦理批准（批准号：BEC-FBS-QAU2025-747）。
手稿准备过程中生成式AI和AI辅助技术的声明
在本手稿准备过程中，作者仅使用ChatGPT来提高手稿某些部分语言的清晰度和可读性。使用该工具后，作者对所有内容进行了彻底审查、验证和编辑，并对最终手稿的准确性和完整性承担全部责任。
CRediT作者贡献声明
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利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文报告的工作。
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