现代塑料是聚合物和添加剂的复杂混合物,包括抗氧化剂、抗静电剂、阻燃剂、无机填料和紫外线稳定剂 [1], [2], [3], [4], [5]。通过物理磨损和风化,塑料产品降解为微塑料(MPs)和纳塑料(NPs)[6], [7], [8], [9],这些物质很容易被水生生物摄入并进入食物网 [10], [11], [12], [13]。这一过程不仅引入了塑料颗粒,更关键的是,确立了微纳塑料(MNPs)作为添加剂污染物在生物系统内持续释放和积累的主要载体 [1], [4], [14]。许多这些添加剂,如酚类抗氧化剂、溴化阻燃剂和阳离子抗静电剂,已知会构成严重危害,包括发育毒性、神经行为障碍、内分泌干扰和动物体内的氧化应激 [14], [15], [16], [17], [18]。微塑料释放的添加剂污染目前在水生生态系统中普遍存在,导致潜在的毒理学和生态风险。尽管已有大量研究探讨了原始微塑料的环境行为 [19], [20],但关于水生生物摄入含添加剂微塑料后的生物蓄积动力学、添加剂浸出行为及产生的毒性效应知之甚少。鉴于添加剂的广泛使用,如抗氧化剂、抗静电剂和阻燃剂,其中许多现已被认为是值得关注的新兴污染物 [21], [22], [23],这一缺口尤为关键。
塑料添加剂——包括增塑剂、阻燃剂、着色剂、抗氧化剂、稳定剂和抗静电剂——被掺入聚合物基质中以实现所需的材料性能 [24]。由于这些添加剂通常不与聚合物链共价结合,且往往以高浓度存在,因此在塑料降解过程中它们很容易释放到环境中 [24]。这些物质被国际公认为内分泌干扰化学物质(EDCs),并与人类的一系列不良健康结果相关,如不孕症、肥胖症、糖尿病、乳腺癌和前列腺癌、甲状腺功能障碍、心血管疾病风险以及生长、认知和神经功能损伤(Y. [25])。与此同时,许多水生生物——包括藻类、甲壳类动物、软体动物和鱼类——已被记录受到影响。例如,双酚 A 影响雌激素途径 [26],而邻苯二甲酸盐影响抗雌激素途径,还可能引起溶酶体疾病、氧化应激 [27],甚至导致生物行为或群落结构的变化。然而,不同添加剂在生物体体内的整合释放行为和综合毒性效应仍然了解不足。
作为一种成熟的模式生物,斑马鱼(Danio rerio)已被广泛用于微塑料和环境污染物的毒理学研究 [28], [29], [30], [31]。它们作为关键猎物的生态作用使其成为微塑料及相关添加剂进入水生食物网的重要途径,从而促进营养级转移和生物积累。先前的研究报告称,微塑料与双酚 S/单 (2-乙基己基) 邻苯二甲酸酯的联合暴露会导致斑马鱼胚胎产生强毒性 [32], [33],而微塑料与邻苯二甲酸二丁酯的联合暴露会诱导成年斑马鱼产生氧化应激、脂质过氧化和病理损伤 [34]。此外,微塑料可增强斑马鱼中双酚 A/抗氧化剂的发育毒性 [18] 和神经毒性 [35]。Furthermore, Fu et al. (2023) 发现阻燃剂十溴二苯乙烷吸附在微塑料上增加了其生物蓄积并诱导蚯蚓凋亡。尽管一些研究探索了各种生物中添加剂和微塑料的生物蓄积 [36], [37], [38], [39], [40],但缺乏关于微塑料中添加剂释放动力学及其联合毒性效应的体内数据,严重限制了我们系统了解摄入后不同添加剂 - 微塑料复合物所构成风险的能力。因此,研究斑马鱼体内微塑料中添加剂的释放动力学及其协同毒性至关重要。
基于扭转分子内电荷转移(TICT)机制的荧光染料对疏水微环境表现出高特异性和敏感性,使其适合用于微塑料的标记和追踪。最近的进展凸显了基于 TICT 的荧光探针在环境分析中的潜力。例如,Lee 等人 [41] 开发了一种具有成本效益的 TICT 染色剂用于选择性鉴定微塑料,而其他小组报告了 TICT 探针用于敏感检测汞离子(Hg2+)等重金属离子和过氧亚硝酸盐等活性物种 [42], [43]。这些研究强调了 TICT 机制在设计环境污染物探针方面的多功能性和日益增长的重要性。在本研究中,合成了三种功能化的 TICT-MPs——AO-TICT-MPs、ASA-TICT-MPs 和 FR-TICT-MPs——分别掺入抗氧化剂、抗静电剂和阻燃剂。视觉上确认了 TICT-MPs 在斑马鱼肠道区域的集中蓄积。检测到了这些颗粒的添加剂释放,并监测了不同功能化 TICT-MPs 在肠道内的时间依赖性释放谱。此外,研究了 TICT-MPs 及其释放的添加剂在肠道微环境中对 ROS-GSH 稳态通路的协同破坏。本工作旨在系统揭示斑马鱼中添加剂功能化 TICT-MPs 的生物蓄积动力学、释放动力学和差异性氧化毒性,为了解微塑料及其添加剂构成的复合生态风险提供关键见解。