《Microplastics》：Pilot Study on Human Exposure to Microplastics in Intraocular Fluids and Bisphenols in Serum: Analytical Detection and Characterisation
编辑推荐：
摘要
环境中微塑料（MPs）及其相关塑料衍生化合物双酚类（BPs）广泛存在，其来源包括塑料生产或环境污染物吸附，导致人类不可避免地发生暴露。因此，评估其在人体生物样本中的存在情况对于理解潜在健康风险至关重要。本研究采用热裂解气相色谱-质谱联用（Py-GC/M
摘要
环境中微塑料（MPs）及其相关塑料衍生化合物双酚类（BPs）广泛存在，其来源包括塑料生产或环境污染物吸附，导致人类不可避免地发生暴露。因此，评估其在人体生物样本中的存在情况对于理解潜在健康风险至关重要。本研究采用热裂解气相色谱-质谱联用（Py-GC/MS）技术分析人眼内液——房水（AH）和玻璃体液（VH）——以鉴定11种微塑料聚合物簇。同时采用基于丹磺酰氯（Dns-Cl）衍生化的超高效液相色谱-串联质谱法（UPLC–MS/MS）筛查来自同一患者血清中的5种双酚类化合物（BPs）。通过体视显微镜对从眼部分离出的潜在微塑料进行定性评估。房水中颗粒数量范围为14至69个/克，玻璃体液中为21至34个/克。在房水样本中，最常检测到的聚合物簇为C-PVC、C-PMMA、C-PET和C-PP，平均浓度范围为0.41至0.84 μg/g。三份玻璃体液样本仅含有C-PMMA，平均浓度为0.55 ± 0.12 μg/g。聚合物如C-PA66（0.30 ± 0.21 μg/g）和C-PA6（0.15 ± 0.44 μg/g）偶尔在房水中观察到。对13份人血清样本的分析表明存在双酚A（BPA；4.05–5.18 ng/mL）和双酚AF（BPAF；2.13–4.54 ng/mL）的暴露，但在当前数据集的局限性内，未观察到血清BP水平与眼内微塑料之间的明确相关性。这些研究结果表明人体生物样本中存在MPs和BPs；然而，由于潜在的背景污染和本研究的初步性质，应对结果谨慎解读。
论文解读：眼内液微塑料与血清双酚类化合物的人类暴露初步研究
一、研究背景与问题
微塑料（microplastics, MPs）是指粒径小于5 mm的塑料碎片、纤维、薄膜或颗粒，广泛分布于空气、水、土壤和食物链中。人类可通过经口摄入、吸入和皮肤接触等途径暴露于MPs，其对健康的潜在危害日益受到关注。MPs可吸附环境毒素、结合重金属，并释放能与内分泌通路相互作用的化学添加剂，例如双酚类化合物（bisphenols, BPs）。双酚A（bisphenol A, BPA）及其类似物（如双酚AF, BPAF）是聚碳酸酯塑料和环氧树脂生产中的常用单体，具有内分泌干扰活性。尽管MPs已在人体多种组织和体液中检出，包括骨、脑、结肠、心脏、肝脏、肾脏、血管系统、肺、胎盘、乳汁、唾液、精液、粪便和尿液等，但关于人眼内微塑料的研究仍然有限。眼睛对环境暴露高度敏感，MPs可能通过空气暴露或接触受污染的化妆品、清洁剂等途径到达眼组织。已有少量研究在房水（aqueous humour, AH）和玻璃体液（vitreous humour, VH）中检测到微塑料，但样本量小、来源途径不明、生物后果不清。同时，手术环境中塑料制品的使用可能构成潜在的医源性暴露途径，但目前缺乏系统的环境与空白对照评估。因此，开展眼内液中MPs与血清中BPs的联合检测，对于阐明人体暴露特征、评估潜在健康风险具有重要的探索意义。
二、研究目的与设计
本研究为一项初步（pilot）研究，旨在：（1）采用体视显微镜和热裂解气相色谱-质谱联用（pyrolysis gas chromatography–mass spectrometry, Py-GC/MS）技术，检测常规眼科手术中采集的人房水和玻璃体液中潜在微塑料；（2）采用基于丹磺酰氯（dansyl chloride, Dns-Cl）衍生化的超高效液相色谱-串联质谱法（ultra-performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry, UPLC–MS/MS）筛查同一患者血清中5种双酚类化合物（BPA、BPAF、BPB、BPF、BPS）；（3）监测手术环境（手术室和麻醉室）及程序空白，评估背景污染；（4）探索MPs与参与者特征、以及眼内MPs与血清BPs之间的相关关系。该研究设计为分析可行性和假设生成性研究，而非人群水平的评估。
三、主要技术方法
研究人员采用互补的多技术分析策略：
1. 体视显微镜（stereomicroscopy）：对过滤后滤膜上保留的潜在颗粒进行形态学观察，记录长度（最大维度）、形状（碎片、纤维、细丝、球体等）和颜色。
2. 热裂解气相色谱-质谱联用（Py-GC/MS）：使用多阶热裂解器耦合气相色谱-质谱仪，并采用四甲基氢氧化铵（TMAH）进行热化学分解，靶向检测11种聚合物簇（PE、PP、PS、ABS、SBR、PMMA、PC、PVC、PET、PA6、PA66），以d5-PS和聚(4-氟苯乙烯)为内标进行定量。
3. 超高效液相色谱-串联质谱法（UPLC–MS/MS）：血清样本经液液萃取后，用Dns-Cl衍生化，在多反应监测（MRM）模式下定量BPA、BPAF、BPB、BPF和BPS。
4. 污染控制与手术环境监测：使用玻璃器材、金属工具、预清洁容器和实验室空白，收集每日手术条件空白，并在手术室和麻醉室放置预先灼烧的玻璃烧杯，以评估空气中MPs沉降通量。
5. 统计分析方法：采用Shapiro–Wilk检验评估正态性，组间比较使用Kruskal–Wallis检验，环境比较使用Fisher F检验，相关性分析使用Spearman秩相关，显著性水平设为p < 0.05。
样本队列来源：研究在克罗地亚萨格勒布大学医院Sestre Milosrdnice（UHSM）开展，纳入20名接受常规眼科手术的成年人（女性7名，男性13名，年龄18–85岁），共采集19份AH样本、3份VH样本，其中13份血清样本符合BPs分析要求（排除7份溶血样本）。
四、研究结果
3.1 房水和玻璃体液中潜在MPs的体视显微镜观察
所有分析的人眼内液样本均含有潜在MPs颗粒，总体平均为32.7 ± 13.5颗粒/克。AH中平均MPs浓度为33.5 ± 14.2颗粒/克，VH中为27.7 ± 5.31颗粒/克。手术条件空白（AH和VH）以及程序空白分别为9.25 ± 9.27、5.33 ± 4.03和10.32 ± 7.76颗粒/克。眼内液样本中潜在MPs数量最低为14颗粒/克（AH-5），最高为69颗粒/克（AH-7）。共识别出719个潜在MPs颗粒，其中442个为碎片（fragments），184个为细丝（filaments），84个为纤维（fibres），9个为球体（spheres）。颗粒长度范围为7.0 μm至2981.7 μm，AH中平均为199.6 ± 382.3 μm，VH中为113.2 ± 234.1 μm。在两个眼内液类型中，超过50%的检测颗粒位于较小尺寸范围（<100 μm或<50 μm）。颜色上，眼内样本以黑色（44.1%）、灰色（30.0%）、棕色（9.6%）为主，空白样本颜色分布与之相似。研究指出，眼内液样本中潜在MPs丰度与程序空白和手术空白相当，提示背景污染可能贡献了部分信号。
3.2 污染控制与手术环境
质量控制措施包括实验室程序空白和手术条件空白。在这些对照样本和手术环境样本中均检测到MPs。手术环境监测结果显示，整个采样期间总MPs浓度范围为12.3至969 μg m
?2 day
?1，平均大气丰度为74.8 ± 143.6 μg m
?2 day
?1。手术室（OT）中平均MPs质量分数为91.6 ± 190.6 μg m
?2 day
?1，麻醉室（AR）中为57.9 ± 70.2 μg m
?2 day
?1。工作时间与非工作时间的MPs浓度差异均无统计学意义（AR中p = 0.242，OT中p = 0.247）。环境中最主要的聚合物簇为C-PP（38%）、C-PET（30%）、C-PVC（17%）和C-PMMA（10%）。采样空白中总MPs污染为2.21 μg/g，由C-PMMA、C-PA66和C-PVC组成。手术环境、空白和眼内液之间检测到的聚合物重叠，使得无法明确区分眼内MPs是来自术前体内蓄积还是术中污染。
3.3 眼内液和手术环境中Py-GC/MS聚合物谱
在11种靶向聚合物中，有6种在眼内样本中检出。AH样本中最主要的聚合物簇为C-PMMA（0.82 ± 0.32 μg/g）、C-PVC（0.84 ± 0.58 μg/g）、C-PET（0.48 ± 0.70 μg/g）和C-PP（0.41 ± 0.82 μg/g）。所有3份VH样本仅含C-PMMA（0.55 ± 0.12 μg/g）。C-PA66（0.30 ± 0.21 μg/g）频繁检出，C-PA6（0.15 ± 0.44 μg/g）仅偶尔在AH中检出。C-ABS、C-PC、C-PE、C-PS和C-SBR未在眼内样本中检出。手术环境样本中全部检出MPs，聚合物谱与既往人类研究部分重叠。
3.4 MPs质量分数与个体特征的关系
亚组分析显示，女性参与者总MPs水平高于男性，但差异无统计学意义（p > 0.05），例外是C-PET在女性中显著更高。未观察到基于职业或手术眼别（左/右）的显著差异。在年龄分组中，非常老年组（≥75岁）的C-PA66浓度显著更高。由于亚组样本量小且不均衡，非检测值比例高，这些结果仅视为探索性发现。
3.5 血清中BPs的UPLC–MS/MS分析
在13份血清样本中，BPAF在5份样本中被检出（2.13–4.54 ng/mL），其中3份同时检出BPA（4.05–5.18 ng/mL）。BPB、BPF和BPS未检出。检出的BPA和BPAF浓度落在人类生物监测研究报告的广泛范围内。
3.6 血清BPs与眼内MPs的探索性关系
Spearman相关分析显示，眼内MPs聚合物之间存在显著的共污染簇：C-PA66与C-PVC呈强正相关（ρ = 0.816, p = 0.0012），C-PMMA与C-PVC呈显著正相关（ρ = 0.649, p = 0.0224），C-PA66与C-PP显著共定位（ρ = 0.633, p = 0.0273）。跨区室动态方面，血清BPA与房水中C-PA66呈统计学显著的适度正相关（ρ = 0.601, p = 0.0388），并与总聚合物质量总和ΣMPs polymers呈强正相关趋势（ρ = 0.569, p = 0.05）。原始颗粒计数（潜在MPs/克）和C-PA6与全身性BPs无显著相关性（p > 0.70）。总MPs水平与年龄无显著相关。这些相关属于探索性结果，不应解释为生物学或因果关系。
3.7 优势与局限性
研究优势在于互补使用体视显微镜、聚合物特异性Py-GC/MS、血清UPLC–MS/MS、手术环境监测和多种空白类型。主要局限性包括：初步设计、队列小、仅3份VH样本、13份可评估血清样本、仅一个手术周的采样时间、频繁的非检测值以及潜在背景污染。Py-GC/MS提供聚合物质量而非颗粒级形态，体视显微镜缺乏化学特异性。因此，本研究支持分析可行性并生成暴露假说，但不能确定人群患病率、蓄积、因果关系或临床效应。
五、结论
研究在眼内液样本中检测到微塑料，并在人血清中鉴定出双酚类化合物（BPA和BPAF），表明人类暴露于塑料相关污染物。血清BPA与房水中C-PA66之间存在统计学显著的适度正相关，并与总聚合物质量ΣMPs polymers呈强正相关趋势。共鉴定出6种聚合物类型（C-PMMA、C-PVC、C-PET、C-PP、C-PA66和C-PA6），探索性亚组分析显示年龄和性别相关的统计学显著差异，女性参与者的房水中MPs丰度和检出率更高。通过实施的空白对照策略识别出环境污染，但手术环境对眼内MPs暴露的贡献无法最终确定。由于样本数量和分析局限性，所呈现的发现仍为初步结果，但观察到的MPs趋势为后续对眼内液和眼组织中特定聚合物的系统评估提供了支持性知识。本初步研究提出的策略能够通过Py-GC/MS等分析技术直接定量评估房水和玻璃体液中MPs的蓄积。将该方法扩展至队列研究，可为MPs暴露与眼部病理之间的关系提供更强证据，同时加速诊断标准的制定。未来研究应致力于开发标准化方法、深入探索机制，并扩大转化应用，以应对塑料污染对人类健康日益增长的威胁。
