微塑料可以使細(xì)胞膜變形和影響功能

據(jù)估計(jì)，自 1950 年代以來，由于工業(yè)制造過程，已將超過 7000 萬噸微塑料傾倒到海洋中。這些塑料被水生生物和人類生物通過水、食物和我們呼吸的空氣攝入。據(jù)估計(jì)，它們的尺寸從 0.1 微米到 5 毫米不等，主要由聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺和丙烯酸制成。微米大小的塑料顆粒幾乎無處不在：海洋中、空氣中、喜馬拉雅山的雪中，甚至人類胎盤中。牙膏、防曬霜、普通化學(xué)品或包裝也含有塑料。盡管研究表明食用微塑料不會(huì)導(dǎo)致死亡或立即或食物中毒，

在這種情況下，URV 物理和無機(jī)化學(xué)系的物理學(xué)家兼研究員 Vladimir Baulin 與薩爾大學(xué)(德國)的 Jean-Baptiste Fleury 合作，在最近的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，微塑料可以機(jī)械地破壞穩(wěn)定通過粘附和收緊脂質(zhì)膜。研究結(jié)果發(fā)表在科學(xué)期刊 PNAS 上。

為了測試微塑料對這些膜的機(jī)械效應(yīng)是如何發(fā)生的，研究人員使用了一個(gè)理論模型，該模型后來通過對帶有特殊微流體裝置的脂雙層(保護(hù)細(xì)胞的屏障)的實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)。通過這個(gè)系統(tǒng)，他們發(fā)現(xiàn)了使膜發(fā)生機(jī)械拉伸的機(jī)制。一旦確定了這種機(jī)制，研究人員就會(huì)檢查被困在微量移液管中的紅細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果得出結(jié)論，微塑料會(huì)拉伸人類紅細(xì)胞的膜并大大降低它們的機(jī)械穩(wěn)定性，這會(huì)影響它們的正常功能并改變它們運(yùn)輸氧氣的能力。

由 URV 物理學(xué)家 Vladimir Baulin 開發(fā)的理論方法準(zhǔn)確描述了微塑料如何作用于細(xì)胞膜。測試時(shí)，該模型預(yù)測每個(gè)顆粒都會(huì)消耗部分膜面積，這會(huì)導(dǎo)致其在塑料顆粒周圍收縮。這種效應(yīng)不可避免地導(dǎo)致細(xì)胞膜的機(jī)械拉伸。“通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們已經(jīng)表明，理論模型甚至可以定量預(yù)測細(xì)胞膜張力增加的程度?？紤]到模型的簡單性，這是一個(gè)意想不到的結(jié)果，”Baulin 解釋道。為了證實(shí)模型預(yù)測，微流體技術(shù)被用于比人類細(xì)胞膜更簡單的模型，如紅細(xì)胞，并測量這些膜與微塑料接觸的張力。研究人員發(fā)現(xiàn)，塑料顆粒在細(xì)胞中從未保持靜止，而是通過不斷擴(kuò)散而不斷移動(dòng)。鑒于這些結(jié)果，研究人員認(rèn)為這種擴(kuò)散是保持這種機(jī)械效應(yīng)并防止細(xì)胞機(jī)械松弛的原因。

研究人員指出，這一理論模型的實(shí)驗(yàn)測試可以得出關(guān)于這種機(jī)制的普遍有效性的結(jié)論，該機(jī)制可以轉(zhuǎn)移到大量人體細(xì)胞或器官中。

“目前正在討論微塑料在人體細(xì)胞中的可能毒性，”正在薩爾大學(xué)作為實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家進(jìn)行研究的 Jean-Baptiste Fleury 解釋說。“先驗(yàn)的是，微塑料在攝入生物體后不會(huì)立即致命。然而，人們越來越認(rèn)識(shí)到微塑料可以通過生物過程氧化或壓迫細(xì)胞。然而，絕大多數(shù)研究完全忽略了它們也可能通過純粹的物理過程對細(xì)胞膜施加壓力的可能性，”他補(bǔ)充道。

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