塑料内饰

塑料吸管=隐形杀手？今年，包括星巴克在内的不少餐饮企业正在尝试停用塑料吸管，转而使用直饮杯盖及纸质吸管。尽管新杯盖和纸质吸管因使用不便遭到一些网友的吐槽，作为专注前沿研究领域的科学仪器公司编辑，我们还是非常肯定这些企业的做法，也号召更多的企业和个人加入减少塑料使用的行动当中来。因为，正是这一看似不起眼的小小塑料吸管，正在破坏地球生态系统，甚至成为威胁人类健康的“隐形杀手”。据《福布斯》杂志统计，2017年, 全球每分钟卖出约100万个塑料水瓶，然而，仅有9%被回收利用。其中塑料吸管这类制品，因体积很小，通常可以躲过自动化回收而不被填埋，且有相当一部分被冲入河流湖泊和海洋，被动物尤其是海洋生物摄入，终进入人类体内。世界经济论坛警告说，到 2050年, 海洋中的塑料将比鱼还要多。这些小小的塑料吸管如何能够威胁我们的生命呢？事实上，这些未被回收利用的大小塑料在阳光、空气和海洋的共同作用下，终都会碎裂或降解为较小的碎片，当其尺寸小于5毫米时，就称为“微塑料”。与“白色污染”的可见塑料相比，这些微塑料肉眼难以分辨，更加危险的是，它可以通过层层食物链进入人体。无处不在的“微塑料”很多人会问：“如果我不吃鱼，不吃任何海鲜，是不是微塑料就影响不到我？”答案依然是否定的。事实上，目前研究发现，微塑料已经渗透到人类生存环境的各个食物链条当中。根据《国家地理》2018年的一份报告，研究人员对全世界多个品牌的食盐进行了抽样检测，其中90%都发现了微塑料，亚洲食盐中的微塑料密度尤为高，因此亚洲被该杂志列为塑料污染的重点地区。不仅是食盐等食物，在人们看不见甚至难以想象的地方，微塑料也存在。据《时代》杂志报道，有研究人员对9个国家购买的11个品牌的259例瓶装水进行了测试，其中90%以上的水中都含有微塑料。因为微塑料体积很小，粒径范围在几微米到几毫米，甚至有一些只能在显微镜下才能看到，因此可以轻松通过饮用水的杂质过滤器。“微塑料”危害有多少事实上很多塑料本身都具有毒性，而一些环保材料在高温高压等条件下还会释放出有害物质，给人类带来二次伤害。此外，塑料作为一种高分子聚合物，都会在不同程度上聚集污染物、细菌、病毒、化学物质和有害藻类等，成为有害物质的“载体”。阿肖克• 德什潘德博士是美国东北渔业科学中心的化学家，对微塑料在海洋等领域的影响有深入研究，他对微塑料的影响表示忧虑，“塑料就是藻类和细菌殖民的运输管道，我们每个人都无法逃脱微塑料的影响“。显然，潜在的健康隐患令人胆战心惊，我们已经很难忽视微塑料带来的影响，它正在通过各种看得见看不见的方式进入人体内。阿肖克德什潘德博士拉曼光谱助力，防治已见成效无处不在的微塑料已经给我们的生存敲响警钟，防治工作迫在眉睫。庆幸的是，目前微塑料已经成为日益受关注的话题，专项研究也已经在全球各地的大学和研究机构开启。要对付这些看不见的微塑料，首先是确定其类型，进而确定环境污染物的来源，在此基础上，就可以有针对性的对污染源进行监测和控制。目前已有多种技术手段被用于帮助科学家表征微塑料进而确认其污染源。德什潘德博士通过研究发现，鱼体内的微塑料可以用气相色谱 (GC) 热解、质谱、红外光谱或拉曼光谱等多种技术来表征。其中，显微拉曼光谱仪由于集成了拉曼光谱和光学显微镜, 既能获得待测样品的显微形貌，又能得到样品具体位置的拉曼光谱，因此成为识别聚合物高效、有效的技术手段之一。利用显微拉曼光谱仪能够进行微区分析、表征亚微米级别材料这一优势，德什潘德博士团队将采集到的微塑料拉曼光谱与已知聚合物拉曼光谱库进行比对，从而轻松识别出微塑料的种类，为确认其来源提供了可靠的依据。制备好的含微塑料的沙粒样品等待进行分析而加拿大多伦多大学生态与进化生物学系切尔西• 罗奇曼博士及其所在团队，则将研究重点放在利用拉曼光谱仪获取微塑料类型、尺寸及数量等信息上。她们利用XploRA™ PLUS拉曼光谱仪进行研究，尝试开发出一套快速简便且准确的微塑料样品表征方法，从而提高表征效率。她指出“因为有太多不同类型的塑料，为了表征这些材料，进而衡量它们对动物的影响，像拉曼显微镜这样的分析工具是必不可少的。”毫无疑问，这些科学家的研究为确定环境污染物的来源，进而监测控制污染源找到了科学高效的方法。HORIBA XploRA™ PLUS智能型全自动拉曼光谱仪注：如需了解该研究中HORIBA 拉曼光谱仪的详细介绍及使用问题，欢迎点击左下角“阅读原文”留言，我们的技术专家会尽快联系您进行答疑解惑。微塑料“循环”中的生命研究目前，庆幸的是科学家已经能够表征部分微塑料。德什潘德博士表示，接下来的挑战是识别出贝类和其他小生物中的小纤维，从而了解微塑料是如何通过食物链层层富集进入人体的。因为食物链是层层递进的，贝类摄入微塑料，鱼再吃下贝类等浮游生物，体型较大的海洋生物又会吃掉较小的鱼，这一过程中微塑料在一层层富集。可以想象，有多少条鱼摄入微塑料，处于食物链顶端的我们遭受的微塑料污染就有多严重。减少塑料，从我做起对微塑料追本溯源是科学家们在做的事，作为普通人的我们能做些什么呢？近进行的如火如荼的垃圾分类就是重要方式，通过回收利用散落在各地的大小塑料，避免其流入湖泊海洋进入人体；抑或是多用环保袋代替塑料袋；少点外卖也是个不错的方法，毕竟外卖盒用多了也对健康无益。其实我们能做的事情还挺多。点击观看视频, 了解更多微塑料研究今日话题环境问题一直是人类生存的大问题，你所在实验室目前关于环保和环境方面的研究有哪些呢？不妨留言说出你的想法或正在进行的研究，我们将在下期前沿应用中介绍给更多科研小伙伴。 点击查看更多往期精彩文章 严峻环境下的自救——探寻端气候下的生命存续 | 前沿应用【上篇】JGR-Atmospheres: 中国典型燃煤城市的大气颗粒物中发色团的粒径分布特征发现生命的轨迹——化石中的碳元素分析 | 前沿应用复旦巧用增强拉曼“识”雾霾 | 前沿用户报道“钢铁侠”背后的清洁能源之梦【GDS微课堂-5】 HORIBA科学仪器事业部 HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案，如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术，旗下Jobin Yvon光谱技术品牌创立于1819年，距今已有200年历史。 如今，HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选，之后我们也将持续专注科研领域，致力于为全球用户提供更好的服务。 点击下方“阅读原文”，咨询相关技术服务。 阅读原文

暴露于人为来源的“生态友好型”可生物降解塑料的健康风险及其对胃肠道的影响在很大程度上是未知的。　　2023年3月2日，复旦大学方明亮、陈建民及安徽医科大学黄以超共同通讯在Nature Nanotechnology(IF=40)在线发表题为“Oligomer nanoparticle release from polylactic acid plastics catalysed by gut enzymes triggers acute inflammation”的研究论文，该研究表明肠道酶催化的聚乳酸塑料释放低聚物纳米颗粒引发急性炎症。该研究证明了聚乳酸微塑料在胃肠道过程中通过争夺甘油三酯降解脂肪酶而酶解生成纳米塑料颗粒。纳米颗粒低聚物通过疏水驱动的自聚集形成。　　在小鼠模型中，聚乳酸寡聚物及其纳米颗粒在肝脏、肠道和大脑中生物积累。水解低聚物引起肠道损伤和急性炎症。大规模药效团模型显示，低聚物与金属氧化物酶12相互作用。在机制上，低聚物对锌离子指区具有较高的结合亲和力，导致金属氧化物酶12失活，这可能介导了聚乳酸低聚物暴露后的不良肠道炎症反应。生物降解塑料被认为是解决环境塑料污染的解决方案。因此，了解生物塑料的胃肠道命运和毒性将为潜在的健康风险提供见解。　　微塑料(MPs)在水生和陆地环境中无处不在，是世界上最紧迫的环境问题，因为它们对环境和人类健康有潜在风险。MPs在环境中转移，并通过食物链和直接吸入或摄入进入人体进行生物积累。尽管人类MP暴露的确切数量存在很大的不确定性，但研究初步估计，每周口服MP颗粒的摄入量在0.1至5.0克之间。因此，MPs已在人类粪便中检测到。对小鼠、牡蛎和贻贝的研究表明，接触与环境相关的MPs会导致生殖受损、DNA损伤和神经毒性。导致这些影响的机制主要是未知的，尽管许多研究调查了MPs物理损伤的原因，喂入量减少或有毒化学物质的浸出。为了减轻塑料污染，人们引入了可生物降解塑料作为传统塑料的环保替代品。例如，聚乳酸(PLA)是最常见的生物塑料，被用于制造食品包装、一次性餐具和生物医学输送载体。PLA产量稳步增长，预计到2024年将超过30万吨。包装是PLA塑料的主要用途，2014年占收入份额的36%以上。采用人类和小鼠模型的研究表明，基于PLA的植入会引发炎症。此外，PLA MPs对斑马鱼具有显著的不良影响风险，尽管其确切机制尚不清楚。　　胃脂肪酶消化PLA MPs(图源自Nature Nanotechnology )PLA塑料可能比“持久性”聚合物产生更多的MPs，因此，PLA MPs越来越多地出现在土壤、沉积物和室内灰尘中。尽管摄入PLA MPs的毒理学作用值得进一步深入研究，但对其在肠道中存在的生物转化如何影响人类健康的知识尚缺乏。在低pH和酶的生理条件下，人们对PLA MPs的化学结构如何被体内的相互作用所改变的理解是不够的。因此，必须对增加PLA MPs生物反应活性的机制进行详细分析，这些机制增强了它们与蛋白质和细胞表面的相互作用。该研究探讨了PLA作为人体肠道中可生物降解塑料模型的转化和毒性。PLA MPs被胃肠道中的脂肪酶消化，形成数百万个纳米塑料。此外，生物物理和计算方法表明，所得的低聚物水解产物可以形成纳米塑料。总之，该研究表明，肠道酶会产生意想不到的降解产物，包括来自PLA塑料的低聚物和纳米塑料，这些具有潜在的健康风险，需要继续研究和潜在的监管。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-023-01329-y

微塑料在我们的空气、水和土壤中无处不在，存在于生态系统的各个层面。其主要来源于城市灰尘、船舶涂料、个人护理产品、塑料产品、道路标志、合成纺织品和轮胎等，并以不同的形态如：纤维、微粒、颗粒和碎片存在。 近年来，已有研究表明微塑料对人类、动物、植物和环境的健康影响取决于塑料颗粒的大小、浓度、化学性质和相互作用的方式。但由于微塑料尺寸过小和其混合存在的复杂性，传统方法针对这些颗粒的检测往往勉为其难。尤其是降解后的次级微塑料，其尺寸往往小于5μm，传统分子仪器分析方法如傅里叶红外光谱难以有效的对其化学成分进行表征。 非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mIRage的出现有效解决了上述受限问题。设备基于光学光热诱导共振（O-PTIR）技术，突破了传统红外光谱衍射极限，空间分辨率可达500 nm，有效解决了基本全尺寸微米和纳米塑料（MNPs）样品的化学成分信息、大小和形态表征问题。 图1 非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mIRage原理图 近期，来自美国圣母大学的Kyle Doudrick等人[1]使用非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mIRage对我们日常生活中时时接触的道路粉尘中的微塑料进行了表征。 道路灰尘含有由轮胎退化产生的微纳米塑料（MNPs），它们由天然橡胶、合成橡胶和尼龙组成合成橡胶用于增强轮胎缓冲和弹性，而尼龙用于轮胎内层。道路灰尘还含有来自燃料添加剂的含氮硝基化合物。作者首先通过传统FTIR光谱来表征大块道路粉尘(图2a黑色谱线)，在1100 cm&minus 1和1750cm&minus 1之间存在广泛的未解跃迁，表明粉尘中存在复杂的混合物质。而粉尘内混杂的微塑料颗粒却因为尺寸问题无法分析。 随后，作者使用采用基于OPTIR技术的mIRage系统，对粒径仅1μm的两个颗粒——颗粒1和颗粒2（图2d和图2e）进行成像分析，可以看到密集的道路尘埃聚集体和单个颗粒，并在1450cm-1和1650cm-1波数处出现强红外光谱吸收峰（图2f）。 图2表明，颗粒1主要由合成橡胶组成，在1451±4 cm&minus 1和1493±4 cm&minus 1处具有主要特征峰，并存在特征吸收在1500 cm&minus 1和1550 cm&minus 1之间的硝基化合物。颗粒2具有尼龙中常见的酰胺I和酰胺II过渡指示峰。同时具有与含硝基化合物如硝基甲烷(1383 m&minus 1和1573cm&minus 1)一致的振动（图2a）。 图2 粉尘内混杂的微塑料颗粒红外成像表征图 最后，作者对图2a中突出显示的单个颗粒1和2进行了分析。图2d、e分别为1450 cm&minus 1和1650cm&minus 1光谱特征的5×5 μm2 OPTIR显微图像。在1450 cm&minus 1和在1650 cm&minus 1处，颗粒1的化学性质与颗粒2不同。综上所示，作者推断出粒子1和粒子2可能分别由橡胶和尼龙组成，体现了OPTIR量化MNPs的能力，有效监测降解过程中发生的化学变化，并表征复杂样品(即道路粉尘)中单个和聚集MNPs的化学特性。这款创新设备有效克服了目前许多产品对MNP表征的限制，即同时量化颗粒丰度和形态的能力，致使mIRage系统成为分析复杂环境中MNPs的有效工具。非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mIRage优势：☛ 可达500 nm左右的空间分辨率☛ 基本无需样品前处理，样品即放即测☛ 光源“探针”对样品无损伤☛ 同时、同位置进行红外和拉曼光谱测试，提供相互佐证的分析结果☛ 同时获得样品成分、形貌、大小等信息 样机体验： 为满足国内日益增长的新型红外表征需求，更好的为国内科研工作者提供专业技术支持和服务，Quantum Design中国北京样机实验室引进了非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage，为您提供样品测试、样机体验等机会，欢迎各位老师垂询！参考文献：[1]. Kirill Kniazev, Ilia M. Pavlovetc, Shuang Zhang, Junyeol Kim, Robert L. Stevenson, Kyle Doudrick,and Masaru Kuno.Using Infrared Photothermal Heterodyne Imaging to Characterize Micro- and Nanoplastics in Complex Environmental Matrices: Environ. Sci. Technol. 2021, 55, 15891&minus 15899