综述：人体生物样本中微塑料与纳米塑料的检测方法及其方法学挑战的系统评价

《Archives of Toxicology》：Micro- and nanoplastics in human biological materials: a systematic review of detection methods and methodological challenges

　　

微塑料（Microplastics, MPs）与纳米塑料（Nanoplastics, NPs）已成为生物医学领域日益关注的焦点，但其定义、分类及检测方法仍缺乏统一标准。命名规范、尺寸阈值及报告格式的不一致，严重阻碍了现有数据的可比性。为此，研究人员开展了一项系统评价，纳入针对人体生物样本外源性微塑料与纳米塑料的分析方法研究。纳入文献中63.89%发表于2024至2025年，凸显该领域的研究时效性。研究对象在年龄与健康状态上差异显著，且多数研究样本量偏小。最常分析的样品包括胎盘、肾脏、肝脏、肺、心脏及尿液，其余组织仅零星报道。检测方法以显微技术、色谱技术及拉曼光谱（Raman spectroscopy）与傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）为主。样本前处理流程——包括储存、消解与过滤——存在显著异质性，可能影响分析灵敏度与特异性。质量控制策略与污染防控手段亦存在差异。已报道的颗粒尺寸与浓度单位差异巨大，且多数研究未区分微塑料与纳米塑料，将其归为同一类别，这进一步阻碍了数据比较与人类暴露水平的准确评估。

引言

微塑料与纳米塑料是由大尺寸塑料碎片降解产生的小型合成聚合物颗粒，少量为工业直接生产。评估环境污染与健康风险时，需明确聚合物的化学组成、来源与形状等特征，其中尺寸是最核心的分类参数。目前学界对微塑料与纳米塑料的尺寸阈值尚无共识：微塑料的下限被分别定义为0.1 μm（欧洲食品安全局，EFSA）、1 μm（Browne等，Hartmann等）或5 μm（Rochman等），上限则被界定为1 mm、2 mm或5 mm；纳米塑料的上限同样存在分歧，从100 nm至1 μm不等。这种分类标准的混乱导致相同尺寸的颗粒可能被归入不同类别，严重阻碍研究结果比较与环境健康风险评估，亟需标准化定义。

分析方法的异质性进一步加剧了这一困境。不同检测技术在灵敏度、分辨率、选择性及样本前处理要求上存在显著差异，且缺乏标准化的提取、纯化与质量验证流程，导致结果变异性增大，难以准确评估人体暴露水平。近年来，直接分析人体组织与外源性生物样本中微塑料与纳米塑料的研究快速增长，反映出学界对这类颗粒生物可利用性、入体途径及潜在健康影响的关注。然而，现有研究的方法学异质性极高，难以得出一致性结论。因此，对该领域研究进行系统评价，厘清定义、分析方法与前处理流程的多样性对结果可比性的影响，识别研究缺口并提出标准化方向，具有重要的学术价值。

方法

研究人员检索了PubMed与ScienceDirect电子数据库，检索词为（“microplastic” OR “nanoplastic”）AND（“human tissue*” OR “human-derived”），检索时间为2025年11月14日。初检获得221篇文献，经标题与摘要筛选排除148篇（含64篇重复文献、24篇单纯细胞系体外实验、6篇无人体生物样本的环境生态研究、54篇综述与理论文章）。对剩余73篇进行全文评估，排除40篇（5篇无法获取全文或数据不完整、3篇胎盘人工加标实验、3篇动物模型研究、29篇因缺乏合适检测技术或无阳性结果被排除）。最终纳入36项离体研究，其中2025年发表15篇（41.67%）、2024年发表8篇（22.22%），超半数研究集中于近2年，反映了该领域的最新进展。

结果

人体生物样本中微塑料与纳米塑料体内研究的特征

研究人群特征

纳入研究的对象人口学与临床特征高度异质：部分研究聚焦特定窄人群（如育龄女性、特定疾病患者），年龄跨度从新生儿至70岁以上老年人。样本量普遍较小，最小仅为单个病例，最大样本量为102份（精浆与卵泡液各51份）。41.67%的研究同时纳入男女受试者，其余仅纳入单一性别，女性占比更高（36.11%），这与胎盘、卵泡液等样本的生物学特性相关。研究人员指出，小样本量与人群异质性限制了结果的普适性，且部分研究缺乏完整的受试者特征描述，进一步增加了结果解读难度。地理分布上，研究主要集中在中国（10项）、意大利（7项）、墨西哥（3项）、英国（3项）等国，非洲、澳大利亚及多数亚洲地区无数据报道，存在显著的地域空白。

人体器官与生物流体的研究范围

最常分析的样本为胎盘（8项）与肾脏（7项），其次为肝脏、大脑与肺。这种分布与研究样本的临床可及性直接相关（如分娩获取胎盘、诊断手术获取肾组织）。其他组织（如脐带、甲状腺、泪液、房水、精液等）仅被零星分析，反映出研究覆盖面的局限性。值得注意的是，尸检样本多用于脑、肾等深部器官分析，但研究人员强调，这类样本仅能反映颗粒在血液循环中的存在，无法直接证明其在特定器官的蓄积，需谨慎解读定位意义。

微塑料与纳米塑料的检测方法

样本收集与前处理

样本多来自临床操作（分娩、手术、活检）或尸检，部分来自门诊常规采集（尿液、精液、泪液）。为降低环境污染，样本收集均遵循严格的无塑操作规范：多数样本储存于-80°C（部分用-20°C或常温冷冻），部分组织用10%福尔马林、2.5%戊二醛固定或石蜡包埋。前处理的核心步骤是基质消解，最常用试剂为10%氢氧化钾（KOH）溶液，消解时长从48小时至14天不等；次常用为30%过氧化氢（H₂O₂），用于氧化去除有机物；少数研究采用硝酸（HNO₃）消解或Corolase 7089酶解，以减少对塑料颗粒的损伤。部分研究结合超声辅助分散、密度分离（氯化钠，NaCl）或多步消解以提高提取效率。最终步骤多为真空过滤，滤膜类型包括玻璃纤维膜、聚四氟乙烯（PTFE）膜、氧化铝膜等，均避免使用塑料滤膜以防污染。研究人员指出，化学消解会破坏组织的空间结构，无法定位颗粒在组织内的具体分布（如细胞内或细胞外），这是当前前处理方法的主要局限。

分析技术

检测技术可分为化学分析与物理表征两类。化学分析用于鉴定聚合物类型与添加剂成分，物理分析用于测定颗粒尺寸、形状与颜色。最常用的技术包括拉曼显微光谱（Raman Micro-spectroscopy, RMS）、受激拉曼散射显微镜（Stimulated Raman Scattering, SRS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、激光直接红外成像（Laser Direct Infrared Imaging, LDIR）、光热红外光谱（Optical Photothermal Infrared Spectroscopy, O-PTIR）、热裂解-气相色谱/质谱联用（Pyrolysis–Gas Chromatography/Mass Spectrometry, Py-GC/MS）、扫描电子显微镜-能谱联用（Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, SEM/EDS）、透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）、原子力显微镜（Atomic Force Microscope, AFM）与动态光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）。不同技术的检测限、适用尺寸范围与破坏性存在显著差异，研究人员多采用多技术联用以互补验证。

质量控制与污染防控

几乎所有研究均设置空白对照（如滤膜暴露于空气、全流程空白模拟），部分研究增设 procedural blank（不含生物样本的全流程模拟）与采样过程模拟对照。污染防控措施包括：使用无塑料个人防护装备（棉质实验服、乳胶/丁腈手套）、在专用微塑料实验室或层流柜内操作、使用玻璃器皿与金属器械替代塑料制品、实验前用70%乙醇清洗所有接触面。回收率测试仅在少数研究中实施，用于评估前处理过程的颗粒损失率。研究人员指出，当前缺乏统一的质控报告标准，部分研究虽实施了防控措施但未详细披露，阻碍了结果可比性评估。

生物样本中微塑料与纳米塑料的表征：尺寸、丰度与聚合物类型

结果报告存在严重的单位不统一：部分以“颗粒数/样本”计，部分以“颗粒数/克组织”计，部分以质量浓度（μg/g）计，导致跨研究定量比较不可行。以胎盘为例，FTIR与LDIR技术多检出>10 μm颗粒，而μRaman可检出低至1 μm颗粒，这反映的是技术检测限差异而非真实尺寸分布。肾脏中检出颗粒多为数十微米级，肝脏中以10~50 μm颗粒为主，大脑中纳米塑料的质量占比显著高于微塑料，肺组织中大尺寸颗粒（>100 μm）比例高于其他器官，尿液中颗粒丰度最低，提示其为排泄途径而非蓄积部位。聚合物类型以聚乙烯（Polyethylene, PE）、聚丙烯（Polypropylene, PP）、聚苯乙烯（Polystyrene, PS）最常见，其次为聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride, PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Terephthalate, PET）、聚酰胺（Polyamide, PA），与环境塑料污染谱高度一致，但也提示需警惕实验室污染引入的常见塑料类型。

微塑料与纳米塑料分类的挑战

分类标准混乱是核心障碍：部分研究用MNP统称微塑料与纳米塑料，部分混用术语（如将“微塑料”与“纳米颗粒”并列），部分未报告具体尺寸。较规范的研究将微塑料定义为≤5 mm、纳米塑料定义为≤1 μm，并明确报告纳米尺度的检测结果，但仍非普遍做法。研究人员强调，尺寸差异直接关联颗粒的生物动力学行为与毒性效应，模糊的分类标准严重阻碍了暴露评估与健康风险推演。

结论

本系统评价揭示了人体生物样本中微塑料与纳米塑料离体检测研究的显著异质性：定义与分类标准模糊、研究人群代表性不足、样本前处理与分析技术差异巨大、质量控制与报告规范缺失。尽管胎盘、肾脏、肝脏等组织的一致性检出提供了人体暴露的直接证据，但方法学的不统一导致数据无法有效整合，难以准确评估真实暴露水平与组织特异性蓄积特征。当前领域处于快速发展阶段，亟需建立标准化的定义体系、统一的样本前处理流程、经过验证的分析方法以及透明的质控报告规范，才能推动该领域从现象发现走向可靠的暴露-效应关系研究，为环境健康政策制定提供科学支撑。