在基于拉曼检测的小鼠中的聚乙烯纳米塑料的生物分布和毒性分析
Shuyi Zhang1, Xinxin Zhao2, Wei Miao2
1Institute of Intelligent Machines, Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, PR China; University of Science and Technology of China, Hefei 230026, PR China.
Journal of hazardous materials
|November 18, 2025
概括
更小的纳米塑料 (聚乙烯纳米塑料,PS-NP) 显示出更高的肺积累和毒性. 这项研究使用了表面增强拉曼光谱 (SERS) 来追踪小鼠的PS-NP分布和健康影响,揭示了尺寸相关的风险.
科学领域:
- 环境科学与毒理学
- 纳米技术与材料科学 纳米技术与材料科学
- 生物医学工程和光谱学
背景情况:
- 空气中的纳米塑料对呼吸系统健康构成潜在风险.
- 了解纳米塑料的生物分布和毒性对于风险评估至关重要.
- 需要敏感的检测方法来量化生物样本中的纳米塑料.
研究的目的:
- 通过使用表面增强拉曼光谱 (SERS) 在小鼠肺部中研究聚乙烯纳米塑料 (PS-NP) 的沉积,生物分布和毒性.
- 评估PS-NP大小对肺积累,转位和诱导毒性的影响.
- 开发和验证一种基于SERS的方法,用于快速准确地检测生物矩阵中的PS-NP.
主要方法:
- 合成Au@Ag纳米棒,优化银外厚度,以实现高SERS活性和可重复性.
- 使用开发的SERS基质检测水,血清和组织样本中的PS-NP.
- 通过20nm,100nm和1000nm的气管灌注的鼠标暴露模型PS-NP为7,30和90天.
- 评估肺部组织病理学,氧化应激标志物 (MDA,GSH-Px,SOD) 和炎症性细胞因子 (CCL17,CXCL4,TNF-α).
主要成果:
- 优化的Au@Ag纳米基质实现了高SERS灵敏度 (检测极限为0.01 mg/mL) 和可重复性.
- 较小的PS-NP (20nm,100nm) 与1000nm粒子相比,显示出更大的肺积累和转移到肝脏和脏.
- 暴露于较小的PS-NP导致更严重的肺组织病理学,增加的氧化应激和升高的炎症,表明明显的尺寸依赖性毒性.
结论:
- 这项研究提供了第一个基于SERS的PS-NP分布和肺中毒性的动态分析.
- 较小的PS-NP具有更高的生物透率和强毒性,造成严重的呼吸风险.
- 这些发现对于评估空气中纳米塑料的风险和制定生物监测和预防策略至关重要.
