微塑料可以使细胞膜变形和影响功能

据估计，自 1950 年代以来，由于工业制造过程，已将超过 7000 万吨微塑料倾倒到海洋中。这些塑料被水生生物和人类生物通过水、食物和我们呼吸的空气摄入。据估计，它们的尺寸从 0.1 微米到 5 毫米不等，主要由聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺和丙烯酸制成。微米大小的塑料颗粒几乎无处不在：海洋中、空气中、喜马拉雅山的雪中，甚至人类胎盘中。牙膏、防晒霜、普通化学品或包装也含有塑料。尽管研究表明食用微塑料不会导致死亡或立即或食物中毒，

在这种情况下，URV 物理和无机化学系的物理学家兼研究员 Vladimir Baulin 与萨尔大学(德国)的 Jean-Baptiste Fleury 合作，在最近的一项研究中发现，微塑料可以机械地破坏稳定通过粘附和收紧脂质膜。研究结果发表在科学期刊 PNAS 上。

为了测试微塑料对这些膜的机械效应是如何发生的，研究人员使用了一个理论模型，该模型后来通过对带有特殊微流体装置的脂双层(保护细胞的屏障)的实验得到证实。通过这个系统，他们发现了使膜发生机械拉伸的机制。一旦确定了这种机制，研究人员就会检查被困在微量移液管中的红细胞的发现。该实验的结果得出结论，微塑料会拉伸人类红细胞的膜并大大降低它们的机械稳定性，这会影响它们的正常功能并改变它们运输氧气的能力。

由 URV 物理学家 Vladimir Baulin 开发的理论方法准确描述了微塑料如何作用于细胞膜。测试时，该模型预测每个颗粒都会消耗部分膜面积，这会导致其在塑料颗粒周围收缩。这种效应不可避免地导致细胞膜的机械拉伸。“通过这个实验，我们已经表明，理论模型甚至可以定量预测细胞膜张力增加的程度。考虑到模型的简单性，这是一个意想不到的结果，”Baulin 解释道。为了证实模型预测，微流体技术被用于比人类细胞膜更简单的模型，如红细胞，并测量这些膜与微塑料接触的张力。研究人员发现，塑料颗粒在细胞中从未保持静止，而是通过不断扩散而不断移动。鉴于这些结果，研究人员认为这种扩散是保持这种机械效应并防止细胞机械松弛的原因。

研究人员指出，这一理论模型的实验测试可以得出关于这种机制的普遍有效性的结论，该机制可以转移到大量人体细胞或器官中。

“目前正在讨论微塑料在人体细胞中的可能毒性，”正在萨尔大学作为实验物理学家进行研究的 Jean-Baptiste Fleury 解释说。“先验的是，微塑料在摄入生物体后不会立即致命。然而，人们越来越认识到微塑料可以通过生物过程氧化或压迫细胞。然而，绝大多数研究完全忽略了它们也可能通过纯粹的物理过程对细胞膜施加压力的可能性，”他补充道。

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