新型激光成像技术首次实时捕捉体内微塑料运动轨迹

2026年07月04日 12:53 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

微塑料几乎无处不在,从水样、本组织活检到尸检标本中,随处可见细小塑料颗粒的踪影。 如今,科学家首次在活体内“看见”这些微塑料的存在及其运动路径。 来自伦敦大学学院(UCL)、伯明翰大学和金斯顿大学的研究团队,借助一种激光成像技术,在无需手术的情况下,对小鼠体内深层组织中的微塑料进行成像和追踪,为微塑料如何在体内迁移、累积以及长期健康影响提供了全新视角。

该技术名为“光声成像”,通过向组织中发射短脉冲激光,使微塑料颗粒吸收光能并产生高频声波,再由超声探测器接收信号并重建图像,从而绘制出微塑料在体内的分布地图。 不同微塑料具有各自独特的光吸收指纹,使得研究人员可以在复杂组织环境中区分并锁定这些颗粒的位置。 在实验中,研究人员向小鼠体内注射约 0.5 毫克的微塑料——“视觉上大致相当于一小撮极细的盐粒”——随后长时间监测其在活体组织中的迁移情况。

伦敦大学学院医学成像讲师 Stephen Patrick 介绍说,团队能够在数月而非数天的时间尺度上精确追踪微塑料的移动,更贴近其在人体内的真实行为过程。 研究显示,微塑料在体内的累积部位、停留时间以及是否参与脑部、血管及其他器官疾病的发生,都可以通过这一方法获得更细致的观察。 该成像方法的基础,是消费级塑料制品中为了着色而加入的颜料,这些颜料为光声成像提供了可识别的信号。

目前,黑色、灰色、绿色和蓝色微塑料最容易被检测到,因此研究团队选取了日常生活中常见的塑料用品作为样本来源,例如黑色圆珠笔笔帽以及绿色饮料瓶盖——此前已有研究表明,瓶盖在旋紧和旋开过程中会释放微塑料颗粒。 Patrick指出,如果能够掌握人体内微塑料颜色的典型分布,就可以根据“可见的那部分”更准确地推算整体含量。 眼下该技术对体内微塑料总量的估计仍偏保守,但已成功识别多种常见微塑料类型,包括广泛用于食品容器和咖啡杯的聚丙烯,以及出现在一次性塑料袋中的聚乙烯。

关于微塑料对人体健康的担忧正在升温,它们已被发现存在于血液、器官和组织当中,并被关联到癌症、心肌梗死以及生殖问题等多种健康风险。 然而,以往研究往往依赖活检或解剖后的组织分析,在时间维度上存在明显局限,难以真实呈现微塑料在活体内长期迁移和累积的动态过程。 同时,传统化学标记方法不仅可能改变微塑料的原本行为,还容易将体内脂类物质误判为微塑料信号。

Patrick表示,在某些既有方法中,脑组织中检测到的高含量“聚乙烯”很可能是脂肪酸信号被误认为微塑料。 相比之下,在当前使用的光声成像波段下,体内脂肪不会产生混淆信号,但研究团队仍需进一步确认,确保其他潜在色素不会造成类似干扰。 新技术已通过验证,能够检测到尺寸约 45 微米的单个微塑料颗粒,这一尺度已小于普通人类头发的直径。

对于更小颗粒,尤其是纳米塑料,目前的实验尚未完全验证,但未发表的结果显示,只要浓度达到此前研究报道的水平(低毫克/毫升量级),理论上有望被检测到。 在更低浓度下,检测将面临更大挑战。 Patrick认为,通过在信号采集和处理环节引入更多“技巧”和更复杂的图像处理,技术准确性仍有显著提升空间,因为当前工作只采用了较为简单的系统配置和图像处理方案。

在未来的临床研究中,理想方案是将光声成像获得的测量结果与其他独立方法进行交叉验证,例如利用那些本就因疾病诊断或治疗需要而接受组织切除的患者样本,对成像结果进行比对。 这类验证被认为是该技术在临床中独立用于评估患者体内微塑料负荷之前的必要步骤。 后续研究方向可能包括:系统梳理微塑料在体内的运输、滞留和清除机制,探究这些过程如何随颗粒大小、形状以及基础疾病状况而变化,并进一步分析其与血管疾病和肝硬化等病症之间的关联。

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