《Journal of Chromatography A》:Advances in the biomonitoring of flame retardants in human matrices
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•提出了一个分层框架,用于指导在人体样本中选择阻燃剂检测方法。•首次提出了五种人体基质的最低验证标准。•量化了空白污染来源,并提供了实用的缓解建议。•提供了基质效应公式和可接受范围(80–120%)。•未来方向:微采样、高分辨率质谱分析及便携式SERS技术。引言阻燃剂(FRs
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提出了一个分层框架,用于指导在人体样本中选择阻燃剂检测方法。
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首次提出了五种人体基质的最低验证标准。
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量化了空白污染来源,并提供了实用的缓解建议。
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提供了基质效应公式和可接受范围(80–120%)。
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未来方向:微采样、高分辨率质谱分析及便携式SERS技术。
引言
阻燃剂(FRs)是制造业中使用的功能性添加剂,旨在增强材料的抗燃性能。根据其化学结构和理化性质,FRs通常被分为溴化阻燃剂(BFRs)、氯化阻燃剂(CFRs)和有机磷阻燃剂(OPFRs)[1]。鉴于其广泛使用、环境持久性以及持续的人类暴露潜力,FRs在各种环境介质和生物基质中普遍存在。与在相对较高浓度下检出的传统污染物相比,大多数FRs在人体样本中以超微量水平存在,且具有多变的理化性质,这为准确量化人体暴露负荷带来了重大障碍[2,3]。
不断积累的证据表明,FRs暴露与多种不良健康结局相关,包括生殖障碍[4]、内分泌干扰[5,6]、代谢紊乱[7,8]、神经毒性和发育毒性[9]。在这些不良结局中,神经毒性已获得越来越多的关注,因为FRs同系物——尤其是OPFRs——可能通过氧化应激、炎症反应、线粒体功能障碍以及神经递质相关通路的改变来干扰神经元稳态。近期研究强调了环境化学暴露与神经系统疾病之间的机制联系,为外源性化合物如何与神经系统靶标相互作用提供了重要的生物学见解[10]。综上所述,这些发现凸显了对精密生物监测方法的迫切需求,以量化体内负荷并促进风险评估。
对空气、灰尘、水和食品的环境监测为识别污染物来源和阐明暴露途径提供了关键证据。然而,这些测量主要反映外部暴露,而非在人体内累积的内部吸收剂量[11]。人体生物监测能够直接量化生物基质中的FRs及其代谢物,整合了摄入、吸入和经皮吸收的累积暴露[12,13]。因此,血清、尿液、母乳、头发和指甲等生物基质为阐明内部暴露水平、毒代动力学行为和预期不良健康风险提供了关键证据[14]。然而,这些基质的复杂性带来了相当大的分析难度,需要高度选择性的提取程序和灵敏的仪器技术。
由于这些化合物理化特性的高度可变性,在人体基质中可靠地测定FRs面临持续的分析挑战。例如,疏水性BFRs和CFRs通常表现出高脂溶性和强基质相互作用,而OPFRs及其代谢物往往表现出更高的极性,需要不同的提取和检测策略[3]。此外,生物样本中的FRs浓度通常出现在pg·mL-1至ng·mL-1水平,而内源性脂质、蛋白质和代谢物可能显著抑制分析信号[2]。因此,有效的样品前处理和超灵敏LC/GC-MS平台对于准确的生物监测分析是必不可少的。
此前的研究已分别探讨了卤代阻燃剂(HFRs)和有机磷酸酯阻燃剂(OPEs)的环境归趋与暴露评估。然而,现有综述文章主要以化合物类别或环境基质进行分类。仍缺乏以人体生物监测样本及相应方法学瓶颈为中心进行系统比较分析的综述。因此,本综述聚焦于人体生物样本,系统总结并详述了FRs同系物、分析策略、典型人体样本基质及其特性、分析挑战、前处理方法、检测技术及其比较。本研究旨在为人体生物样本中FRs及其代谢物的测定提供理论基础,并提供实用参考。
章节片段
文献检索策略
通过Web of Science、PubMed和Scopus数据库进行了系统文献检索,以收集关注于人体生物基质中FRs测定的相关研究,发表时间为2000年1月至2026年7月。组合关键词包含"flame retardants"、"brominated flame retardants"、"chlorinated flame retardants"、"organophosphate flame retardants"、"human serum"、"urine"、"breast milk"、"hair"、"nails"、"sample preparation"、"solid-phase"等。
阻燃剂分析策略
基于对本综述中纳入研究的系统回顾和批判性评价,我们提出了一种文献知情的分析策略,用于人体生物基质中FRs及其代谢物的测定。这并非构成一种通用的分析流程,而是综合了已发表研究中反复记录的主要方法学考虑因素,整合了影响分析性能的关键决定因素,包括样品可获得性、基质特性等。
阻燃剂分析的常见人体样本
FRs及其代谢物在不同的人体组织和生物基质中呈现出异质性分布。了解基质特异性特征有助于指导分析方法的合理优化。表1提供了基质属性、前处理方案和分析仪器的整体概述。
前处理方法性能比较
样品前处理是FRs人体生物监测中影响分析性能的关键决定因素,因为提取效率不仅取决于所选的前处理技术,还取决于目标化合物与生物基质之间的理化相互作用。因此,不同研究中报告的回收率差异应被解释为分析物性质、基质组成和提取工作流程的综合结果,而不仅仅是...
样品前处理复杂性
人体生物基质具有复杂性,含有干扰物质,使得直接测定FRs水平通常是不可能的。不同的人体样本需要适当的前处理方法以有效去除杂质。前处理主要包括提取/富集、分离/纯化和浓缩。繁琐的前处理步骤延长了实验时间并增加了成本。例如,血清样品在SPE之后通常需要酸性硅胶柱进行纯化;
结论与展望
FRs在商业产品中的广泛使用显著增加了人体暴露风险。鉴于其环境持久性以及神经毒性和生殖毒性,FRs对人类健康构成相当大的危害。FRs及其代谢物在不同的人体组织和生物基质中积累,因此在生物样本中准确测定这些分析物是可靠人体暴露表征和健康风险评估的前提。BFRs...
CRediT作者贡献声明
薛珍珠:形式分析、撰写—原稿、可视化。周瑞、吴红:形式分析、可视化。冯瑞、夏宇晴、郭雨桐:形式分析、审阅与编辑。刘凯永:概念设计、监督、经费获取、撰写—审阅与编辑。王胜:概念设计、监督、经费获取、撰写—审阅与编辑。所有作者均已阅读并批准最终手稿。
资金
本研究由2024年和2025年安徽医科大学大学生创新创业训练计划(项目编号S202410366042和202510366059)资助。
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可能影响本论文所报告的工作。
CRediT作者贡献声明
薛珍珠:撰写—原稿、可视化、形式分析。周瑞:可视化、形式分析。吴红:可视化、形式分析。冯瑞:撰写—审阅与编辑、形式分析。夏宇晴:撰写—审阅与编辑、形式分析。郭雨桐:撰写—审阅与编辑、形式分析。刘凯永:撰写—审阅与编辑、监督、经费获取、概念设计。王胜:撰写—审阅与编辑、监督、经费获取、
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可能影响本论文所报告的工作。
薛珍珠|周瑞|吴红|冯瑞|夏宇晴|郭雨桐|刘凯永|王胜