《Advanced Science》：Oil-Coated Nanoplastics Induce Rapid Membrane Disruption and Severe Intestinal Injury
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研究人员关注塑料食品容器在接触油性食物时释放微塑料（MPs）和纳米塑料（NPs）的健康风险。本研究揭示，微波加热可导致食用油促使容器释放出高达125倍的MNPs，并协同释放多种有毒添加剂。特别是油源纳米塑料表现出更强的细胞毒性和快速的膜损伤能力。动物实验证实其会导致严重的肠道屏障损伤和免疫功能失调。该研究首次将实验毒理学阈值与真实世界暴露水平关联，警示了油性食物塑料包装带来的健康风险，并为制定更严格的食品接触材料法规提供了科学依据。
外卖餐盒，装着美食，也可能潜藏着健康风险。你有没有想过，当一份油光锃亮的外卖被装进塑料盒，经过微波炉加热，再送到你面前时，除了诱人的香气，是否还有其他东西悄悄混入了食物？随着外卖行业的蓬勃发展，聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）涂层的塑料容器已成为我们生活中接触最频繁的食品包装之一。然而，这些轻便、耐热的塑料，在与油脂丰富的食物（如炒菜、炸物、咖喱等）接触，尤其是在微波炉的高温作用下，可能释放出大量肉眼不可见的微米级和纳米级塑料颗粒，即微塑料（MPs, <5 mm）和纳米塑料（NPs, <1000 nm），带来尚未被充分认识的健康隐患。
MNPs作为一种普遍存在的新型污染物，已在食盐、瓶装水、海鲜等多种食品中被检出。越来越多的证据表明，MNPs可通过摄入进入人体，并穿越肠道屏障，在胎盘、肝脏、肺部甚至血液中蓄积，引发人们对胃肠道暴露和相关健康风险的担忧。尽管已有研究揭示了MNPs的毒理机制，但大多实验模型简单，未能反映现实暴露场景的复杂性。尤其是在日常生活中，塑料包装与富含油脂的食物接触，被认为是MNPs释放的一个重要却被忽视的来源。由于油脂的非极性特性，它们能显著增强加热、储存或运输过程中MNPs、残留添加剂和重金属的迁移。然而，大多数现有研究仍以水基模拟物为主，忽略了这种“油-塑”相互作用可能带来的放大效应。这项发表在《Advanced Science》上的研究，正是为了回答这个核心问题：与富含油脂的食物接触，是否会显著增加塑料容器中MNPs的释放，并因此对人体健康构成更严重的威胁？研究结果不仅证实了这一猜想，其揭示的风险水平更令人警醒。
为开展研究，作者采用了多种关键技术方法。首先，材料表征与MNPs释放实验：通过扫描电子显微镜、X射线衍射、差示扫描量热法对PP和PE涂层容器进行理化性质分析，并模拟微波加热、运输、剩菜储存三种日常场景，定量评估在食用油和水作用下MNPs的释放情况。MNPs的定性与定量分析：综合运用纳米颗粒追踪分析、荧光显微计数、裂解气相色谱-质谱联用等技术，对释放出的MNPs进行数量、粒径、质量及化学组成的全面分析。细胞毒性评估：在HEK293T、HT29、Caco-2细胞系中，利用CCK-8、乳酸脱氢酶释放、激光共聚焦显微、透射电子显微镜等方法，评估油源/水源MNPs的细胞毒性、细胞膜损伤及摄取动力学。转录组学分析：对暴露于MNPs的细胞和小鼠肠道组织进行RNA测序，揭示其分子层面的毒性机制和通路变化。小鼠体内实验：对C57BL/6J小鼠进行为期两周的口服油源NPs暴露，评估其对肠道组织学、免疫功能的影响，并测试了胞壁酰二肽、丁酸钠、β-葡聚糖三种干预措施的保护效果。安全阈值建模与风险评估：利用基准剂量模型建立从分子到表型的安全阈值，并结合全球23个地区的饮食摄入数据，通过一室模型估算五年肠道累积负担，与人类组织实际测量值进行比对，完成从实验到现实的综合风险评估。
以下是根据研究小标题总结的主要发现：
2.1 从塑料外卖容器释放的MNPs的理化性质：模拟微波加热、运输、储存三种常见场景，发现相比于去离子水，食用油（特别是大豆油）在微波加热短短3分钟内，就能显著加剧PP和PE涂层容器内表面的损伤，并引发MNPs释放。透射电镜图像直接显示，油源PP NPs和油源PE NPs表面包裹着一层油膜。ATR-FTIR光谱分析表明，油源MNPs在1745 cm-1处出现了一个额外的吸收峰，表明在油和微波的共同作用下，塑料发生了潜在的化学改性。更重要的是，油源PP NPs的Zeta电位接近中性，这与带强负电荷的水源PP NPs截然不同，暗示其表面性质的显著改变。
2.2 油填充塑料容器的微波加热增加了MNPs和有害添加剂的释放，同时减少了颗粒尺寸：定量分析发现，微波加热5分钟后，油源PP MPs的释放量是水源的8倍，油源PP NPs的释放量是水源的29倍。更令人担忧的是，油源NPs的平均粒径更小，85%小于200 nm。通过Py-GC/MS测定的总质量释放也证实，油源MNPs的释放量远高于水源。此外，电感耦合等离子体质谱和液相色谱-串联质谱分析显示，在油存在下，重金属（如Zn、Cu、Pb）和多种有毒添加剂（如塑化剂DEHP）的协同释放量增加了数十至数百倍。
2.3 油源PP NPs诱导细胞膜损伤和剂量依赖性细胞毒性：细胞毒性测试表明，在所有测试的MNPs中，油源PP NPs毒性最强，其半数抑制浓度仅为18.7 μg/mL，是水源PP NPs的4倍。乳酸脱氢酶释放实验和形态学观察证实，高浓度（100 μg/mL）的油源PP NPs在短短5分钟内就能引起显著的细胞膜破坏和细胞死亡。即使采用重复低剂量（25 μg/mL，间隔60分钟）的暴露模式，也会产生累积的细胞毒性效应。值得注意的是，在五种食用油中，大豆油来源的PP NPs携带正电荷，且细胞毒性最强。
2.4 油源PP NPs的快速细胞摄取和膜破坏驱动了急性和持续的转录组改变：激光共聚焦显微和透射电镜观察显示，荧光标记的油源PP NPs能在1分钟内迅速粘附并进入细胞，导致细胞肿胀和膜破裂，而水源PP NPs的摄取则慢得多。转录组分析进一步揭示，在高剂量急性暴露下，油源PP NPs引发了强烈的炎症反应和代谢通路紊乱；而在长时间低剂量暴露下，油源和水源NPs都导致了类似的慢性炎症和免疫代谢稳态的破坏。
2.5 模拟每日口服暴露破坏小鼠的肠道屏障和免疫反应：对小鼠进行为期两周、每隔三天一次的口服暴露（模拟每周摄入约1-6份微波加热的油性外卖）。高剂量（50 mg/kg）暴露导致小鼠结肠显著缩短、肝脏体重比增加，并引起了剂量依赖性的肠道损伤，表现为绒毛萎缩、杯状细胞减少和上皮细胞凋亡增加。肠道组织的转录组学分析显示，免疫相关基因和信号通路（如NOD样受体、Toll样受体通路）被广泛抑制，表明出现了免疫功能障碍。
2.6 靶向免疫和屏障的干预措施部分减轻了油源PP NP诱导的肠道损伤：在暴露油源PP NPs的同时，给予小鼠胞壁酰二肽、丁酸钠或β-葡聚糖进行干预，可以部分逆转结肠缩短、改善肠道绒毛结构、增加杯状细胞数量并减少细胞凋亡。转录组学分析表明，特别是胞壁酰二肽干预后，肠道组织的基因表达谱更接近对照组，提示增强固有免疫感应有助于缓解NPs的损伤。
2.7 估算的和观察到的人类油源MNPs可能超过安全阈值：研究人员整合体外和体内数据，利用基准剂量模型建立了从分子到组织水平的多个安全阈值。例如，油源PP NPs在分子水平的最低安全阈值仅为0.4 μg/mL，而组织损伤阈值为15.83 mg/kg。通过整合全球23个地区的外卖消费数据，并利用一室模型估算五年肠道累积浓度，结果令人震惊：所有地区的估算累积浓度都超过了分子和细胞毒性安全阈值，最高超出1107倍，其中中国地区的暴露水平还超过了体内分子安全阈值。此外，从已发表文献中收集的人体组织（如胎盘、粪便、病变组织）中实际检测到的PP MNPs浓度，也普遍超过了本研究确定的体外安全阈值。
结论与讨论：本研究系统地揭示了食用油与塑料容器在微波加热条件下的相互作用，会协同放大MNPs、有毒添加剂和重金属的释放，并产生毒性显著增强的“油包覆纳米塑料”。这类颗粒因表面带有油膜、电荷改变等特性，能快速破坏细胞膜，在体外和动物体内均展现出比传统“水源”MNPs更强的毒性，特别是导致肠道屏障严重损伤和黏膜免疫功能失调。通过建立从细胞到动物的安全阈值，并将其与基于全球饮食模式估算的暴露水平、以及人体组织实际检测浓度进行对比，本研究首次定量地表明，日常生活中通过油性外卖摄入的MNPs，其水平足以达到甚至超过可引发分子和细胞层面有害效应的临界点。尽管目前的暴露水平可能尚不足以导致明显的组织损伤，但其引发慢性亚临床炎症、屏障功能紊乱和免疫失调的风险不容忽视，这可能与炎症性肠病、代谢综合征等慢性疾病的发病或进展相关。这些发现强烈警示了由油性食物与塑料包装相互作用所带来的、被低估的健康风险，凸显了对油性食物接触塑料材料制定更严格法规、并加速开发更安全食品包装替代材料的紧迫性。未来的研究需要更精确的暴露评估模型、更大规模的流行病学调查，以及对油源MNPs毒性的分子机制，如蛋白冠形成和特异性细胞摄取途径，进行更深入的探索。
