论文标题：Assessing the Impact of Nanoplastics in Biological Systems: Systematic Review of In Vitro Animal Studies

论文链接：https://www.mdpi.com/2039-4713/15/3/75

期刊名称：Journal of Xenobiotics

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/jox

一、研究背景

纳米塑料（Nanoplastics, NPs）通常指粒径小于1000 nm的塑料微粒，其极小尺寸使其能够穿越生物屏障进入细胞，与细胞器发生相互作用，从而可能诱导氧化应激、炎症反应、DNA损伤及细胞凋亡等多种细胞损伤效应。然而，由于各研究在聚合物类型、粒径、暴露浓度及细胞模型方面存在显著异质性，目前关于其细胞毒性效应的系统性认识仍较为零散。葡萄牙里斯本理工学院的研究团队对现有体外证据进行了系统性综述。

图1 纳米塑料在生物系统中的细胞毒性作用机制概览

二、研究方法

该综述遵循JBI循证合成手册和PRISMA-ScR扩展指南，在PubMed、Scopus和Web of Science数据库中进行系统检索。纳入标准依据PEO框架：研究对象为动物或人类来源的细胞系，暴露为粒径小于1 μm的纳米塑料，结局为细胞毒性或遗传毒性相关参数（细胞活力、氧化应激、炎症、DNA损伤、凋亡等）。经去重、标题/摘要筛选、全文评估及手动补充检索后，共纳入2018–2024年间发表的108篇英文研究。数据提取由两名独立研究者完成，分歧由第三方裁定。研究同时采用Chierrito等人（2019年）开发的清单对纳入文献进行了偏倚风险评估。

图2 系统综述研究流程图

三、研究结果

纳入的108篇文章来自20个国家，中国学者贡献最多（54%），西班牙（14%）和意大利（9%）次之，超过80%发表于最近四年。聚合物类型上，聚苯乙烯（PS）占据绝对主导地位（约90%），其中未修饰PS（uPS）占58%，氨基修饰A-PS和羧基修饰C-PS分别约占13%–14%。相比之下，环境中更为常见的聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）相关研究相对有限。纳米塑料实验粒径集中于40–100 nm区间（38%）。

按器官系统分析，在呼吸系统来源细胞系中观察到负面效应的报告比例最高（65%–100%）。神经系统、泌尿系统及结缔组织系统中，有80%–100%的研究报告观察到不同程度的负面效应。相比之下，肝脏、消化及免疫系统中观察到负面效应的比例相对较低（60%–70%）。在理化特性方面，带正电荷的A-PS在多数实验条件下表现出相对更高的毒性，而150 nm以下颗粒总体上表现出更明显的细胞毒性趋势。氧化应激与炎症反应是最常报道的主要损伤机制，同时线粒体膜电位下降、溶酶体损伤及自噬异常也被反复观察到。方法学质量评估显示，约60%的研究为中等偏倚风险，主要问题包括培养基pH、换液频率及传代次数等关键实验条件报告不足。

图3 不同类型纳米塑料在八种细胞毒性参数上的影响对比 (uPS：未修饰聚苯乙烯；A-PS：氨基修饰聚苯乙烯；C-PS：羧基修饰聚苯乙烯；PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯；PC：聚碳酸酯；PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯；PLA：聚乳酸；S-PS：硫酸酯修饰聚苯乙烯；Sa-PS：磺酸修饰聚苯乙烯；wPS：风化聚苯乙烯；PE：聚乙烯；PTFE：聚四氟乙烯)

四、讨论

该综述揭示了当前研究存在明显结构性偏倚：绝大多数研究采用商业化球形PS纳米颗粒，并在急性、高浓度暴露条件下进行实验，与真实环境中以PE、PP为主的纤维及碎片形态、低剂量长期暴露情景存在明显差异。此外，多数研究基于单层细胞模型（monoculture），未能充分模拟真实组织复杂性。纳米塑料在环境中的风化过程（如紫外照射、消化液作用等）会改变其表面理化性质，但在现有研究中往往未被纳入考虑。从器官系统差异来看，呼吸系统细胞的高敏感性可能与其直接暴露途径有关，而肝脏及免疫系统相对较低的损伤报告频率，可能与其解毒代谢及免疫防御功能相关。

五、结论与展望

纳米塑料的细胞毒性受到粒径、表面电荷、聚合物类型及细胞类型的共同影响，其中呼吸系统来源细胞系表现出较高的敏感性。未来研究应加强对非PS聚合物的系统性评估，采用环境相关浓度及长期暴露模型，并考虑纳米塑料的环境老化过程。同时，应推广类器官及器官芯片等先进体外模型，并建立统一标准化实验与报告体系，以提升跨研究结果的可比性。从公共健康角度来看，深入研究纳米塑料的长期低剂量暴露效应，对于完善环境风险评估及制定科学防护策略具有重要意义。

期刊介绍

主编：Prof. Dr. François Gagné, Environment and Climate Change Canada, Canada

Journal of Xenobiotics (ISSN 2039-4713)是一个国际性、同行评审、开放获取的期刊，期刊为外源性物质以及其各方面有关的文章提供发表平台。期刊主题涵盖但不限于：外源毒素、外源药理学、环境外源性物质、内分泌干扰物、氧化应激、抗生素、生物标记物、纳米颗粒、微塑料、农药、除草剂等。期刊现已被 Scopus, ESCI (Web of Science), PubMed，PMC等多个数据库收录。

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