鉴别人脑中的微塑料与脂质伪影：改进的消解与多分析策略以克服神经毒理学中的基质效应挑战

《Particle and Fibre Toxicology》：Discriminating microplastics from lipid artifacts in the human brain: refined digestion and multi-analytical strategies to overcome matrix effect challenges in neuro-toxicology

　　

摘要

背景

在人体大脑中检测微塑料和纳米塑料（MNPs）是神经毒理学领域的一项关键前沿课题，然而分析过程受到大脑复杂且富含脂质的基质严重阻碍。近期对于内源性脂肪可能产生"假阳性"信号的担忧，使得开发严格、可验证的预处理方案成为必要。

方法

本研究对死后人体背侧丘脑样本的预处理程序进行了优化。我们比较了氧化消化法（H?O?）、碱-氧化消化法（NaOH/H?O?）和酸性微波辅助消化法（HNO?）。利用多分析手段对微纳米塑料的存在及聚合物完整性进行交叉验证：激光直接红外成像（LDIR）、光热红外光谱（O-PTIR）、扫描电子显微镜-能量色散X射线能谱（SEM-EDS）以及基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）。通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）定量评估脂质去除效率。

结果

研究发现，常规氧化或碱消化法效果不足，因为它们会促进不溶性锌和钙脂质盐（肥皂）的形成，而这些肥皂的光谱与聚合物光谱相似。本研究取得了一项关键的方法学突破，即在流程中引入了乙醇辅助溶剂步骤和5%醋酸滤洗步骤。这种双重作用方案显著促进了难降解脂肪酸化合物（如C16:0）的去除，并解离了脂质-金属络合物。虽然酸性微波消化法提供了快速的基质破坏和高过滤速率，但导致了合成聚合物（如PS、PET）的不可接受降解，这一点已通过滤液中的MALDI-TOF信号得到证实。

结论

在保持聚合物完整性的同时确保基质清洁的最优方案被确定为两步法：(1) 0.05 M NaOH/30% H?O?（体积比1:2.5），50 °C反应；随后(2) 添加乙醇（体积比1:1），并以5%醋酸冲洗。本研究为神经毒理学研究提供了一个精细化的分析框架，确保所报告的中央神经系统中环境污染物生物分布结果不受内源性有机物的干扰。

临床试验编号

不适用。

图形摘要

背景

在人体大脑中检测微塑料和纳米塑料（MNPs）是神经毒理学领域的一项关键前沿课题，然而分析过程受到大脑复杂且富含脂质的基质严重阻碍。近期对于内源性脂肪可能产生"假阳性"信号的担忧，使得开发严格、可验证的预处理方案成为必要。

方法

本研究对死后人体背侧丘脑样本的预处理程序进行了优化。我们比较了氧化消化法（H?O?）、碱-氧化消化法（NaOH/H?O?）和酸性微波辅助消化法（HNO?）。利用多分析手段对微纳米塑料的存在及聚合物完整性进行交叉验证：激光直接红外成像（LDIR）、光热红外光谱（O-PTIR）、扫描电子显微镜-能量色散X射线能谱（SEM-EDS）以及基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）。通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）定量评估脂质去除效率。

结果

研究发现，常规氧化或碱消化法效果不足，因为它们会促进不溶性锌和钙脂质盐（肥皂）的形成，而这些肥皂的光谱与聚合物光谱相似。本研究取得了一项关键的方法学突破，即在流程中引入了乙醇辅助溶剂步骤和5%醋酸滤洗步骤。这种双重作用方案显著促进了难降解脂肪酸化合物（如C16:0）的去除，并解离了脂质-金属络合物。虽然酸性微波消化法提供了快速的基质破坏和高过滤速率，但导致了合成聚合物（如PS、PET）的不可接受降解，这一点已通过滤液中的MALDI-TOF信号得到证实。

结论

在保持聚合物完整性的同时确保基质清洁的最优方案被确定为两步法：(1) 0.05 M NaOH/30% H?O?（体积比1:2.5），50 °C反应；随后(2) 添加乙醇（体积比1:1），并以5%醋酸冲洗。本研究为神经毒理学研究提供了一个精细化的分析框架，确保所报告的中央神经系统中环境污染物生物分布结果不受内源性有机物的干扰。

临床试验编号

不适用。

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