《Journal of Hazardous Materials》：Environmental aging alters the toxicity profiles of nanoplastics and generates biologically active soluble products
编辑推荐：
•太阳相关老化使聚苯乙烯（PS）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）纳米塑料产生可溶性产物。•老化粒子引发的生物响应弱于原始粒子。•可溶性老化产物表现出独特的代谢和微生物组相关效应。•老化粒子和可溶性产物应分开评估。引言塑料在现代社会的用途广泛，全球年产量超过4亿吨[1]。大量塑料
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太阳相关老化使聚苯乙烯（PS）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）纳米塑料产生可溶性产物。
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老化粒子引发的生物响应弱于原始粒子。
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可溶性老化产物表现出独特的代谢和微生物组相关效应。
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老化粒子和可溶性产物应分开评估。
引言
塑料在现代社会的用途广泛，全球年产量超过4亿吨[1]。大量塑料进入环境，在其中破碎为微塑料（MPs，1 μm至5?mm）和纳米塑料（NPs，<1 μm），引发对其生态和健康影响的担忧[2]。一旦释放，这些粒子会经历环境老化，改变其理化性质并产生低分子量老化产物[3]。然而，大多数毒性评估仍专注于粒子本身，很少考虑老化过程中形成的产物[4]。这造成了重要的不确定性，因为老化不仅改变了残余粒子，还产生了更小、迁移性更强的分子，其生物利用度和生物活性可能不同[5]。因此，暴露于老化塑料后观察到的毒性可能来源于粒子、老化产物或两者兼有。
尽管环境老化受到越来越多的关注，但仅有少数研究比较了原始和老化微塑料或纳米塑料的毒性，且其发现在不同测试体系中仍不一致[6]、[7]。原因之一是老化模拟条件往往远离自然环境，例如强化学处理[8]、高温[9]或短波紫外辐射[10]。这些方法可能加速粒子转化，但也会产生与环境暴露下不同的老化路径。另一个关键限制是，老化塑料通常作为整体进行测试，没有将粒子与老化过程中产生的可溶性产物分离。这是有问题的，因为这两个组分在传输、环境归宿、生物利用度和生物相互作用方面可能存在差异[3]。因此，老化粒子和老化产物对毒性的相对贡献仍不清楚。此外，大多数以往研究专注于直接毒性效应[11]，而由肠道微生物组（GM）介导的间接途径关注较少，导致对老化纳米塑料的系统水平效应理解不足。由于经口暴露使这两个组分与肠道环境接触，本研究纳入了肠道微生物组以考察其与宿主代谢响应的关联。
为弥补这些不足，我们在一项太阳相关老化框架下，将老化粒子与其低分子量老化产物分离，并评估它们各自独特的生物效应。我们聚焦于纳米塑料，因为其高表面反应性和小尺寸增加了其与生物体相互作用的潜力[12]。聚苯乙烯（PS）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）被选为代表不同化学组成的聚合物。两种纳米塑料均在315–400?nm太阳相关范围内紫外辐射下老化365天。这种长期、温和的老化仅引起轻微的形态变化，但产生了可检测的低分子量老化产物，使我们能够比较残余粒子及其可溶性产物相关的毒性。随后，我们分别在C57BL/6小鼠中使用组织学、生化、转录组和代谢组学分析，对原始粒子、老化粒子和相应的老化产物进行了多组织评估。在多器官框架中，肝脏被用作分子整合的主要组织。这一设计旨在解析摄入相关暴露场景下粒子与老化产物的相对作用，而非定义剂量-反应关系或风险阈值。总之，本研究为理解环境老化如何改变纳米塑料的毒性特征提供了基础，并强调了在健康风险评估中同时考虑残余粒子和可溶性老化产物的必要性。
章节摘要
纳米塑料的老化及理化表征
PMMA和PS纳米塑料购自Bessler色谱技术开发中心（中国天津）。PS和PMMA被选为化学性质对比鲜明的聚合物，分别代表疏水性乙烯-芳香族聚合物和极性较高的含酯丙烯酸聚合物。选择约1 μm的粒子，因为它们位于纳米塑料粒径范围的上边界附近，便于可靠的理化表征和组分分离。在紫外老化之前，PMMA和
老化对纳米塑料理化性质的影响
SEM图像显示，一年老化后PMMA和PS纳米塑料的整体形态变化不大，仅粒径略有减小（图S1a，b）。PMMA纳米塑料的平均直径从955 ± 41?nm降至948 ± 25?nm，PS纳米塑料的平均直径从896 ± 26?nm降至890 ± 18?nm。老化后，去离子水中的流体力学直径PMMA纳米塑料为1084.2 ± 194.7?nm，PS纳米塑料为903.4 ± 112.2?nm。这些结果表明粒子基本保持了其
结论
本研究将老化粒子与其相关老化产物分离，以考察环境老化如何改变纳米塑料的毒性。在本研究所用的太阳相关老化条件下，粒子形态变化轻微，但产生了低分子量老化产物。与原始粒子相比，老化粒子引起的组织损伤、氧化应激、炎症反应和代谢扰动较弱。然而，老化产物仍然具有生物活性
CRediT作者贡献声明
王新雷：撰写——初稿，方法论，调查研究。何玉杰：方法论。俞南阳：方法论。马英雪：验证。潘伟：方法论。宫京西：方法论。王川：方法论。周浩冉：可视化。杨柳烟：验证。谭侨国：可视化。卢启东：验证。卫思：撰写——审阅与编辑，资金获取，概念化。纪荣：方法论。缪爱军：撰写——审阅与编辑，资金获取，概念化。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文报道工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
感谢四位匿名审稿人对本文提出的建设性建议。本工作得到中国国家重点研发计划（项目编号2023YFE0121500和2022YFA1205603）、国家自然科学基金（22436002，22406088，21822605，22176093）、中国博士后科学基金（项目编号2024M761400）、中央高校基本科研业务费（021114380234）以及江苏省优秀博士后人才资助计划的支持。
王新雷|何玉杰|俞南阳|马英雪|潘伟|宫京西|王川|周浩冉|杨柳烟|谭侨国|卢启东|卫思|纪荣|缪爱军
