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AI思辨日报 · Saturday · 10 min

微塑料遇水后,为什么可能伤害细胞?

塑料通常很稳定,不容易和周围的东西发生化学反应,所以常被用来做食品包装和饮料瓶。很多人也以为,微塑料——从大块塑料上掉下来的微小碎片——同样“安安稳稳”。但一项新研究提示,微塑料遇到水后,表面可能变得有化学活性,不再只是“待在那里”的碎片。 【小塑料,表面积更大】 微塑料是塑料破碎后形成的微小颗粒。许多研究显示,它们已经扩散到地球上几乎所有生态系统。美国哥伦比亚大学和加州大学伯克利分校的研究人员在《自然》杂志发表研究,发现水能让微塑料表面变得有化学活性;这种活性可以触发一些化学物质自发形成,而这些化学物质能改变其他分子,包括对生物体很重要的分子。这个过程在正常环境条件下也可能发生,不需要阳光或其他让塑料降解的因素。 为什么大块塑料通常比较稳定,微塑料却可能不同?研究人员认为,关键在于表面积。哥伦比亚大学化学与生物医学工程教授 Wei Min 说,塑料碎得越小,表面积增加得越多。表面积变大,就给化学反应提供了更多“活动场地”。微塑料还可能改变周围的水,生成高能反应性自由基。想一想:同一块塑料,切成很多小片后,为什么反而更容易发生反应? 【“抢电子”的自由基】 这些反应性化学物质中,有一类叫活性氧类。其中,羟基自由基尤其受关注。它们会从构成细胞膜的蛋白质和脂肪中抢走电子,破坏细胞膜的结构和功能。研究参与者 Naixin Qian 说,这些分子是教科书里会伤害动物和人体组织的典型例子。 人体并不是完全没有防御。抗氧化剂能中和这些反应性化学物质。但如果反应性化合物远远多于抗氧化剂,防线就可能被压垮,进入一种叫氧化应激的状态,导致细胞受损。过去的研究已经把氧化应激列为接触微塑料后可能出现的细胞反应之一,但造成损伤的具体机制还没有完全弄清。想一想:如果身体里的“防御队”忙不过来,可能会发生什么? 【血液和红细胞实验】 微塑料到底进入人体到什么程度,科学界仍有争论,一些更耸动的发现也受到质疑。不过,研究人员担心:即使只有少量微塑料进入组织,它们也可能与体内的水发生作用。血液很大部分由水组成,因此血液接触微塑料会怎样,尤其值得研究。如果血液能激活微塑料表面,那么微塑料在体内除了携带或释放污染物外,还可能带来另一层风险。 为了研究这一点,科学家把小鼠的红细胞取出来,暴露在不同类型的微塑料中。结果,这些红细胞发生变形并破裂,这种现象叫溶血。与水的反应更强的塑料,造成的效果也更大,这说明微塑料遇水后的化学活性可能是细胞受损的原因。 过去,研究微塑料影响时,人们常关注塑料释放出的其他化学物质,或微塑料的物理作用,并倾向于认为塑料本身在化学上不活跃。大块塑料通常确实如此,但这项新发现挑战了一个假设:大块塑料的性质,不一定能直接套用到它碎成的小颗粒上。想一想:实验用的是小鼠红细胞,为什么科学家还不能直接说人类一定会出现同样伤害? 这项报道原载于 WIRED 西班牙语版,由西班牙语翻译而来。

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塑料通常很稳定,不容易和周围的东西发生化学反应,所以常被用来做食品包装和饮料瓶。很多人也以为,微塑料——从大块塑料上掉下来的微小碎片——同样“安安稳稳”。但一项新研究提示,微塑料遇到水后,表面可能变得有化学活性,不再只是“待在那里”的碎片。

【小塑料,表面积更大】
微塑料是塑料破碎后形成的微小颗粒。许多研究显示,它们已经扩散到地球上几乎所有生态系统。美国哥伦比亚大学和加州大学伯克利分校的研究人员在《自然》杂志发表研究,发现水能让微塑料表面变得有化学活性;这种活性可以触发一些化学物质自发形成,而这些化学物质能改变其他分子,包括对生物体很重要的分子。这个过程在正常环境条件下也可能发生,不需要阳光或其他让塑料降解的因素。

为什么大块塑料通常比较稳定,微塑料却可能不同?研究人员认为,关键在于表面积。哥伦比亚大学化学与生物医学工程教授 Wei Min 说,塑料碎得越小,表面积增加得越多。表面积变大,就给化学反应提供了更多“活动场地”。微塑料还可能改变周围的水,生成高能反应性自由基。想一想:同一块塑料,切成很多小片后,为什么反而更容易发生反应?

【“抢电子”的自由基】
这些反应性化学物质中,有一类叫活性氧类。其中,羟基自由基尤其受关注。它们会从构成细胞膜的蛋白质和脂肪中抢走电子,破坏细胞膜的结构和功能。研究参与者 Naixin Qian 说,这些分子是教科书里会伤害动物和人体组织的典型例子。

人体并不是完全没有防御。抗氧化剂能中和这些反应性化学物质。但如果反应性化合物远远多于抗氧化剂,防线就可能被压垮,进入一种叫氧化应激的状态,导致细胞受损。过去的研究已经把氧化应激列为接触微塑料后可能出现的细胞反应之一,但造成损伤的具体机制还没有完全弄清。想一想:如果身体里的“防御队”忙不过来,可能会发生什么?

【血液和红细胞实验】
微塑料到底进入人体到什么程度,科学界仍有争论,一些更耸动的发现也受到质疑。不过,研究人员担心:即使只有少量微塑料进入组织,它们也可能与体内的水发生作用。血液很大部分由水组成,因此血液接触微塑料会怎样,尤其值得研究。如果血液能激活微塑料表面,那么微塑料在体内除了携带或释放污染物外,还可能带来另一层风险。

为了研究这一点,科学家把小鼠的红细胞取出来,暴露在不同类型的微塑料中。结果,这些红细胞发生变形并破裂,这种现象叫溶血。与水的反应更强的塑料,造成的效果也更大,这说明微塑料遇水后的化学活性可能是细胞受损的原因。

过去,研究微塑料影响时,人们常关注塑料释放出的其他化学物质,或微塑料的物理作用,并倾向于认为塑料本身在化学上不活跃。大块塑料通常确实如此,但这项新发现挑战了一个假设:大块塑料的性质,不一定能直接套用到它碎成的小颗粒上。想一想:实验用的是小鼠红细胞,为什么科学家还不能直接说人类一定会出现同样伤害?

这项报道原载于 WIRED 西班牙语版,由西班牙语翻译而来。