综述：微塑料颗粒与输液治疗——证据、影响及未解之谜

《Journal of Hazardous Materials Advances》：Microplastic Particles and Infusion Therapy — Evidence, Implications, and Unanswered Questions

本文系统回顾了医疗设备（输液装置、药品容器等）作为微塑料（MP）直接输入人体的潜在重要途径。文章指出当前药典和ISO标准仅以粒径为单一评估指标，且限值缺乏临床相关性证据，呼吁建立能综合评估颗粒形状、尺寸、表面特性、材料等临床相关属性的标准化检测方法（如拉曼光谱、Py-GC-MS等），并推动跨学科合作以完善医疗器械风险评估框架。

　　

微塑料颗粒与输液治疗——证据、影响及未解之谜

摘要

随着塑料废弃物在环境中的不断积累，微塑料颗粒对人体健康的潜在影响日益引发关注。尽管环境来源的微塑料研究已取得进展，但通过医疗器械和药品容器直接输入人体的颗粒暴露途径却常被忽视。本综述聚焦这一关键议题，梳理了当前对微塑料与人体相互作用的理解、现有检测方法的局限性与标准化需求，并对比了现行监管标准的不足。文章进一步指出，未来需在生物医学、工程学和公共卫生领域开展跨学科研究，以建立更科学的颗粒风险评估框架。

1. 引言

微塑料已广泛存在于人体血液、肝脏、胎盘、肺、脑等多个组织器官中。临床前研究提示，这些颗粒可能与炎症反应、斑块形成、栓塞甚至心肌梗死和中风等严重健康结局相关。尽管其存在得到确认，但具体致病机制和暴露贡献度仍是研究热点。本综述围绕四个相互关联的重点领域展开（图1）：临床相关性、颗粒溯源、检测方法及监管合理性，特别关注医疗器械这一常被低估的颗粒输入源。

2. 临床关联与预期健康结局

微塑料的临床影响与其物理化学特性密切相关（表1）：

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  尺寸：粒径小于约5-10 μm的颗粒可穿越毛细血管分布于全身，更小颗粒（如<100 nm）甚至能透过血脑屏障，常伴随更强毒性；较大颗粒则可能堵塞血管引发栓塞。
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  形状：球形与非球形颗粒对内皮细胞的内化、转运及毒性效应存在差异，纤维状或不规则形状颗粒可能引发特殊生物学反应。
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  表面特性：表面电荷、孔隙度、锋利边缘等影响颗粒吸附药物、触发凝血或导致组织损伤的能力。
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  材料组成：不同聚合物（如PVC、PE、PP、PS）及所含助剂（如着色剂）可能具有特定毒性，或作为激素、药物的载体。
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  数量：颗粒累积于器官可能导致屏障功能障碍、炎症及血压升高等病理变化。

尽管因果关系尚待确证，但现有证据足以支持对医疗器械进行更全面的颗粒特性风险评估。

3. 颗粒溯源——主要输入途径知多少

除常见的吸入、摄入途径外，输液治疗是微塑料直接进入血液循环的重要途径。数据显示，每升输注液可能携带多达2000颗10-25 μm的颗粒（依据欧洲药典），而医疗器械（如输液器）的使用更可使颗粒数量增加数千至数百万倍。相较于经消化道或呼吸道摄入的颗粒（大部分被清除），直接注入血液的颗粒其生物利用度和潜在风险显著升高（图3）。输液疗法在临床及非临床场景（如维生素注射）的广泛应用，凸显了这一暴露途径的公共卫生意义。

4. 静脉输注监管阈值的科学依据

现行监管标准（如USP、EP、ISO 8536-4）仅以粒径为分级依据（如>10 μm、>25 μm），缺乏对形状、材质等特性的考量，且设定的颗粒数量上限（如1升输注液允许含2000颗10-25 μm颗粒）未建立在临床结局关联之上。监管分类也存在不合理之处，例如重力式输液套件在欧洲医疗器械法规（MDR）中被归为最低风险类别。ISO/TR 8417虽倡导基于风险管理的策略，但仍依赖现有药典作为基准。作者建议，依据生理学路径将颗粒分为两类更具临床意义：>10 μm的栓塞性颗粒和<5-10 μm的微栓塞性颗粒，后者可进入体循环分布至远端组织。

5. 颗粒污染检测方法与标准化缺失

多种技术可用于颗粒表征（图4，表2），包括：

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  光谱技术：拉曼光谱（Raman）、傅里叶变换红外光谱（μFTIR）、激光红外成像（LDIR）等可进行化学识别，但检测下限受限（如LDIR约20 μm），且复杂基质可能干扰信号。
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  色谱-质谱联用：如热解气相色谱-质谱（Py-GC-MS）可定量聚合物质量，但无法提供颗粒尺寸、形状信息，且对某些聚合物（如PE、PVC）在生物基质中检测存在困难。
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  光学技术：光阻法、微流成像等适用于颗粒计数，但可能低估高浓度样品或对透明颗粒不敏感，且假设颗粒为球形。

这些方法各有局限，缺乏标准化流程、自动化整合及对全粒径谱的覆盖能力。多方法联用并结合显微成像以获取形态信息成为必要策略，但样品前处理、大体积样品代表性问题及结果可比性仍是当前挑战。

6. 挑战与当前局限

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  单一技术无法全面评估所有临床相关颗粒属性（尺寸、形状、材质、表面特性等）。
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  方法间样品制备要求差异大，难以实现自动化、高通量检测。
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  光学方法对透明/半透明颗粒检测存在盲区。
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  大体积冲洗样品（如ISO 8536-4要求冲洗5升液体）的等分代表性和处理复杂性高。
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  尚未建立将颗粒特性与临床显著性明确关联的评估框架。

7. 结论与展望

未来研究需聚焦以下方向：

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  确立临床可接受的行业标准：整合健康科学、材料学、分析技术成果，开发可重复、综合性的标准化检测流程，构建基于风险比例的评估框架。
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  比较暴露途径：通过大样本研究量化医疗暴露（输液量、器械使用频次）与环境暴露的贡献度，结合颗粒特性（如尺寸、降解程度）追溯来源。
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  颗粒源解析：对比人体组织中颗粒的聚合物谱与环境样本（如水中常见PET、PA），借助形态、风化痕迹等特征区分医疗来源与环境来源。
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  新兴技术与标准化：利用LDIR等集成光谱-形貌分析系统，结合机器学习、偏振光散射、微流控传感器等新技术提升检测效率与标准化水平。亟需建立国际统一的测试方法标准，为制造商、监管机构提供可靠评估工具，共同保障患者安全。

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。

致谢

本研究未接受任何公共、商业或非营利部门的具体资助。