《Microplastics》：Circulating Microplastics in Routine Peripheral Blood: Bedside-Accessible Raman Screening in Myocardial Infarction and Controls
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循环微塑料与纳米塑料（micro- and nanoplastics, MNPs）已被认为与缺血性心脏病相关，但现有临床证据主要基于在侵入性冠状动脉操作期间获取的血液样本，采用针对预设聚合物面板的批量质量测定方法。目前尚未明确能否通过常规床旁静脉穿刺捕获同样的
循环微塑料与纳米塑料（micro- and nanoplastics, MNPs）已被认为与缺血性心脏病相关，但现有临床证据主要基于在侵入性冠状动脉操作期间获取的血液样本，采用针对预设聚合物面板的批量质量测定方法。目前尚未明确能否通过常规床旁静脉穿刺捕获同样的现象，以及该检测需要何种质量控制措施。研究人员采用消化-过滤方案，结合非靶向单颗粒共聚焦拉曼显微光谱（confocal Raman microspectroscopy），对8名健康对照者和6名急性心肌梗死（acute myocardial infarction, AMI）患者术前外周静脉血（每次静脉穿刺8.0–10.0 mL）进行分析。颗粒依据Open Specy参考谱库在Pearson相关系数阈值为0.80的条件下进行归属。经空白扣除后，从147.0 mL血液中回收9个颗粒：聚乙烯（polyethylene, n = 4）、聚苯乙烯（polystyrene, n = 3）、乙烯-醋酸乙烯酯（ethylene-vinyl acetate, EVA, n = 1）和聚氨酯（polyurethane, PU, n = 1）。微塑料在6例AMI患者中检出4例（66.7%），在8例对照者中检出2例（25.0%）（OR 6.00, p = 0.277），颗粒密度分别为0.093和0.043颗粒/mL（p = 0.152）。对照组的检出率与参考临床系列中冠状动脉采样的31.8%高度接近，表明外周血并非该检测的空腔隔室。对所有13份具有完整光谱输出的样本，研究人员逐点表征了阈值以下的归属结果：在126个返回低于0.80聚合物匹配的点中，有28个同时返回石墨参考匹配，且在这28个点中，石墨匹配的排序均高于聚合物匹配，无一例外。研究人员将此特征化为碳质程序性背景，并以此作为归属阈值的经验基础。以受试者为分析单位时，所有对比均未达到显著性，且不能从该规模的队列中得出关于因果关系或临床风险的任何推断。本工作的贡献在于方法学层面：研究表明循环微塑料可从任何干预前采集的常规外周静脉血中回收并进行化学鉴定，非靶向归属可返回当前临床检测所用面板之外的聚合物，且单颗粒光谱学能够提供批量质量法无法实现的空白归因和背景表征。
循环微塑料的外周血床旁检测：方法学验证与临床关联探索
一、研究背景与问题提出
全球塑料产量持续增长，使合成聚合物成为当代最具标志性的环境暴露之一。环境风化将塑料碎片化为微塑料（microplastics, MPs，<5 mm）和纳米塑料（nanoplastics, <1 μm），人类通过摄入、皮肤接触和吸入持续暴露于其中。一旦内化，微塑料与纳米塑料（MNPs）可穿越黏膜和内皮屏障进入体循环，并与氧化应激和低度炎症反应相关联。Leslie等人首次证明塑料颗粒可在人血中定量检出，血管系统由此成为MNP蓄积的主要靶器官。此前的临床研究多基于侵入性冠状动脉操作期间获取的血液样本，采用批量质量测定方法，针对预设聚合物面板进行分析。Paolisso等人提供了迄今最全面的临床评估：在61例接受侵入性冠状动脉造影的患者中，MNPs在ST段抬高型心肌梗死（84.2%）中的检出率显著高于慢性冠脉综合征（40.0%）和对照组（31.8%），聚乙烯占主导（97%），吸烟史是MNP检出的唯一独立多变量预测因子（OR 5.69, 95% CI 1.33–26.63）。
然而，三个关键缺口尚未填补。第一是采样途径：现有主要临床系列的血液样本均在侵入性操作中通过动脉鞘、导引导管和血栓抽吸微导管获取，该途径不适用于筛查、人群暴露评估或连续监测，且器械本身对颗粒负荷的贡献尚未表征。第二是靶向与非靶向鉴定的差异：定量临床证据依赖批量质量技术，仅针对预设聚合物面板，面板之外的聚合物无论丰度多高都无法被检出。第三是质量控制：批量方法报告聚合聚合物质量，无法将单个颗粒归因于特定程序性空白，也无法区分真实聚合物颗粒与被匹配算法评分为聚合物的非聚合材料。在预期产量仅为每受试者数个颗粒的基质中，这一区分直接决定结果。
二、研究设计与方法概述
本研究经哈恩大学伦理委员会和哈恩省研究伦理委员会批准，纳入8名无已知心血管疾病的健康对照志愿者和6名因AMI入住哈恩大学医院重症监护室的患者。每次静脉穿刺获取8.0–10.0 mL外周全血，所有患者样本均在经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention, PCI）之前采集。样本采用Sarabia等人的消化-过滤方案处理：全血经碱性溶液和非离子表面活性剂消化，超声处理（40 kHz, 30 min），通过玻璃纤维滤膜（25 mm, 700 nm孔径）过滤，洗涤并甲醇脱水。光谱在Renishaw Centrus 24QW69共聚焦拉曼显微镜（785 nm激光）上采集，候选颗粒在50×长工作距离物镜下逐点探测，扫描范围700–1800 cm-1。光谱经最小-最大归一化、平滑和基线校正后，与开源Open Specy参考谱库进行非靶向匹配，任何库中材料均可被返回，不受预设面板限制。保留规则为：聚合物参考匹配达Pearson相关系数0.80及以上，且颗粒未匹配至程序性空白。质量控制方面，所有处理在II级生物安全洁净室中进行，共处理四个对照样本：两个程序性空白（消化液空白清洁，过滤水空白返回两个聚对苯二甲酸丁二醇酯颗粒）和两个阳性对照（聚合物混合物和纺织品污染对照）。统计分析以受试者而非颗粒为分析单位，分类比较采用Fisher精确检验，连续比较采用Mann-Whitney U检验，定量负荷以每毫升分析血液中的颗粒数表示。
三、研究结果
3.1 分析性能与碳质背景
消化-过滤方案有效去除生物源性有机物质，使滤膜表面可定位并逐点探测单个颗粒。在16次PCI前分析运行中，11个颗粒达到0.80归属阈值，其中2个（均为PBT，来自患者A1）匹配至过滤水程序性空白并被排除，最终临床数据集保留9个颗粒：聚乙烯（PE, n = 4）、聚苯乙烯（PS, n = 3）、乙烯-醋酸乙烯酯（EVA, n = 1）和聚氨酯（PU, n = 1）。保留归属的相关系数为0.80、0.91、0.93、0.93、0.95、0.97、0.97、0.98和0.98；被阈值拒绝的归属为0.79、0.75和0.71。无聚丙烯归属达到阈值。
数据集中最一致的分析观察在于阈值以下的内容。在13份保留完整逐点输出的临床样本中，126个点返回低于0.80的聚合物匹配；其中28个点同时返回石墨参考，且这28个点中石墨匹配均高于聚合物匹配。测量光谱由1590和1330 cm-1附近的两个宽峰组成，即无序碳的特征D带和G带。该模式在两组中均存在：对照组60个亚阈值点中8个，AMI患者47个中18个，两个术后样本19个中2个。研究人员将亚阈值带解释为碳质程序性和环境背景而非循环聚合物颗粒，这连同过滤水空白返回的0.73归属，构成0.80阈值的经验基础。
3.2 检出率、密度与聚合物组成
微塑料在6例AMI患者中检出4例（66.7%），在8例对照者中检出2例（25.0%），差异方向符合预期但未达显著性（OR 6.00; Fisher精确检验p = 0.277）。按单位体积计，AMI患者颗粒密度为0.093颗粒/mL（54.0 mL中5个颗粒），对照组为0.043颗粒/mL（93.0 mL中4个颗粒），受试者间分布无显著差异（Mann-Whitney p = 0.152）。对照组25.0%的检出率与参考临床系列中经冠状动脉导管采样并采用Py-GC/MS和激光直接红外光谱检测的31.8%接近，表明常规静脉穿刺获得的外周血并非该测量的空腔隔室，这是本研究的主要可行性结果。聚合物组成在两组间存在定性差异：对照组携带PE（n = 1）和PS（n = 3）；AMI患者携带PE（n = 3）、EVA（n = 1）和PU（n = 1）。PS仅见于单一对照受试者，EVA和PU各见于单一患者。未发现与生物学性别（男性4/9 vs. 女性2/5; OR 1.20, p = 1.000）或年龄（Spearman rho = -0.122, p = 0.677）的关联。
3.3 批量临床检测面板之外的聚合物
9个回收颗粒中有2个是参考临床检测不检测的聚合物。参考Py-GC/MS工作流程检测11种预设聚合物：PE、PP、PS、ABS、SBR、PMMA、PC、PVC、PET、尼龙6和尼龙66，乙烯-醋酸乙烯酯和聚氨酯均不在该列表中。EVA颗粒在此工作流程的方法学验证期间已被鉴定；PU颗粒为首次报道。方法学意义在于：靶向检测仅返回其配置为寻找的内容，且EVA在热解条件下其乙烯组分至多被计入聚乙烯，因此基于面板的方法不仅会漏检该聚合物还会错误归属。非靶向谱库搜索对结果无此限制，同一性质也使空白来源的PBT颗粒能够被识别为PBT并移除。
3.4 吸烟暴露
在分类1（主动吸烟者 vs. 从不和既往吸烟者）下，检出率为66.7%（2/3）vs. 36.4%（4/11）（OR 3.50, p = 0.538）。在分类2（任何终生吸烟 vs. 从不吸烟）下，检出率为66.7%（4/6）vs. 25.0%（2/8）（OR 6.00, p = 0.277）。主动吸烟者和既往吸烟者检出率相同（各2/3），两者无差异（OR 1.00, p = 1.000），而各自与从不吸烟者（2/8）相比均给出OR 6.00（各p = 0.491）。在该队列中，与循环微塑料存在相关的为终生吸烟史而非当前吸烟状态，方向与参考系列中识别的多变量预测因子一致，但所有对比均未达显著性。定量方面，有任何吸烟史的受试者颗粒密度高于从不吸烟者（0.094 vs. 0.028颗粒/mL; Mann-Whitney p = 0.198），主动吸烟对比不显著（0.084 vs. 0.050颗粒/mL, p = 0.666）。定性方面，两名检出MP的主动吸烟者携带的聚合物为PS和EVA，而四名检出的从不和既往吸烟者携带PE或PU（Fisher精确检验p = 0.067）。研究人员明确报告该对比的敏感性：以颗粒为分析单位违反独立性并夸大表观证据。将PS和EVA归为烟草相关、PE归为环境相关是先验假设而非结果，当PS被处理为环境来源时该对比消失。
3.5 探索性多变量分析
探索性主成分分析仅使用年龄、吸烟状态和聚合物计数，临床组和性别被排除在特征矩阵之外。前两个主成分解释50.4%方差（PC1 30.6%, PC2 19.8%）。基于该特征集的凝聚聚类未恢复临床组（二聚类解p = 1.000; 三聚类解p = 0.352）或性别。所显现的结构仅分离出携带PS或EVA的两个受试者，这重述了聚合物数据而非构成独立发现，被报告为阴性结果。
3.6 配对术前和术后样本
两名患者提供了PCI后的额外样本。患者A2术前样本无归属颗粒，术后样本含1个聚乙烯颗粒。患者A3两个样本各含1个聚乙烯颗粒，但术后样本额外含6个光谱未达归属阈值的颗粒，为全系列中未归属颗粒的最高计数，而所有16次术前运行合计仅2个未归属颗粒。该观察基于两名患者，不构成发现，术后样本已从所有上述分析中排除。PCI将导管、导丝、球囊、支架和造影剂直接引入动脉循环，而该领域主要临床系列正是通过这些器械获取血液，器械是否向围手术期血液贡献可测量颗粒是待充分把握度的配对研究回答的开放问题。
四、讨论与结论
本研究表明，单个微塑料颗粒可从任何干预前在床旁采集的常规外周静脉血中分离并化学鉴定。与参考临床系列的关系：对照组检出率（25.0%）接近其31.8%，AMI检出率（66.7%）介于其慢性冠脉综合征（40.0%）和STEMI（84.2%）之间，符合混合AMI人群经光学技术检测的预期，该技术无法解析约1 μm以下颗粒。两个实验室、两种采样途径和两种分析原理的对照组数据收敛是最令人安心的观察。从床旁到实验室的转化：常规8–10 mL静脉穿刺使筛查、人群暴露评估和连续监测成为可能。非靶向鉴定的意义：EVA和PU不在参考检测的11种聚合物面板中，谱库匹配使目录不决定发现。颗粒级质量控制：空白来源颗粒可单独匹配并移除，碳质背景在36/126个亚阈值点上非聚合物参考排序高于聚合物，匹配算法在无最低相关性要求时会将此类颗粒评分为聚丙烯、低密度聚乙烯或聚氨酯。报告复杂生物基质中微塑料计数的研究若采用宽松相关性阈值，可能正在计数碳。反向问题同样存在：炭黑是普遍存在的聚合物添加剂且在785 nm激发下共振增强，患者A4的聚氨酯颗粒即为此类——聚合物归属0.80而石墨0.87，保留颗粒并声明竞争匹配比沉默保留或沉默丢弃更具信息量。吸烟方面，数据方向与吸烟为循环MNP最强相关因素的发现一致，但自身证据薄弱，且未检出纤维素醋酸酯不能解读为其在循环中不存在的证据，因为该聚合物为酯类，在碱性消化下易水解和脱乙酰，更简洁的解读是吸烟通过反复吸入、手口转移和上皮完整性及黏膜纤毛清除受损作为环境颗粒暴露的载体。聚合物谱方面，未检出PET、PVC和纤维素醋酸酯被解读为三种分析权衡的结果：碱性消化选择性地排除可水解聚合物、共聚焦拉曼仅解析约1 μm以上颗粒、0.80阈值和颗粒级空白扣除会排除部分弱匹配的真实聚合物颗粒。
局限性包括：14名受试者的队列统计功效极低；临床混杂因素未记录；共聚焦拉曼无法可靠解析约1 μm以下颗粒；未应用正交技术交叉验证聚合物归属；未进行检出限、定量限或加标回收实验；滤膜为人工而非自动扫描；一名对照受试者分析三次而其余每人一次，原始颗粒计数不可跨受试者比较，所有定量比较均以每毫升分析血液计。
结论如下，均为暂时性和分析性而非临床性：第一，循环微塑料颗粒可从任何干预前常规床旁静脉穿刺获得的外周血中回收并化学鉴定，且可追溯至程序性空白，健康对照组检出率（25.0%）接近批量技术报告的导管来源冠状动脉血（31.8%），表明可及采样途径保留该测量。第二，非靶向谱库归属返回聚乙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯和聚氨酯，后两者位于主要批量临床检测的11种聚合物面板之外，且EVA经热解方法会将其乙烯组分错误归属为聚乙烯。第三，该基质中主要分析混杂因素为碳质颗粒物，谱库匹配在0.40–0.76相关性下将其评分为聚合物，且凡同点返回石墨参考者石墨排序均更高，任何复杂生物基质的微塑料计数应声明其相关性阈值及对非聚合物竞争匹配的处理。第四，AMI患者与对照组之间、吸烟分层之间的所有对比以受试者为分析单位均未达显著性，循环微塑料、吸烟与心肌梗死之间的任何关联仍为需充分把握度研究的假说。第五，两名患者的配对术前和术后样本提示PCI可能向术后采集的血液贡献颗粒，若经证实将影响经血管内器械获取血液的研究解读，并支持暴露评估采用术前外周采样。
