據(jù)估計，自 1950 年代以來，由于工業(yè)制造過程，已將超過 7000 萬噸微塑料傾倒到海洋中。這些塑料被水生生物和人類生物通過水、食物和我們呼吸的空氣攝入。據(jù)估計，它們的尺寸從 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。微米大小的塑料顆粒幾乎無處不在：海洋中、空氣中、喜馬拉雅山的雪中，甚至人類胎盤中。牙膏、防曬霜、普通化學品或包裝也含有塑料。盡管研究表明食用微塑料不會導致死亡或立即或食物中毒，
在這種情況下，URV 物理和無機化學系的物理學家兼研究員 Vladimir Baulin 與薩爾大學(德國)的 Jean-Baptiste Fleury 合作，在最近的一項研究中發(fā)現(xiàn)，微塑料可以機械地破壞穩(wěn)定通過粘附和收緊脂質(zhì)膜。研究結(jié)果發(fā)表在科學期刊 PNAS 上。
為了測試微塑料對這些膜的機械效應是如何發(fā)生的，研究人員使用了一個理論模型，該模型后來通過對帶有特殊微流體裝置的脂雙層(保護細胞的屏障)的實驗得到證實。通過這個系統(tǒng)，他們發(fā)現(xiàn)了使膜發(fā)生機械拉伸的機制。一旦確定了這種機制，研究人員就會檢查被困在微量移液管中的紅細胞的發(fā)現(xiàn)。該實驗的結(jié)果得出結(jié)論，微塑料會拉伸人類紅細胞的膜并大大降低它們的機械穩(wěn)定性，這會影響它們的正常功能并改變它們運輸氧氣的能力。
由 URV 物理學家 Vladimir Baulin 開發(fā)的理論方法準確描述了微塑料如何作用于細胞膜。測試時，該模型預測每個顆粒都會消耗部分膜面積，這會導致其在塑料顆粒周圍收縮。這種效應不可避免地導致細胞膜的機械拉伸。“通過這個實驗，我們已經(jīng)表明，理論模型甚至可以定量預測細胞膜張力增加的程度?？紤]到模型的簡單性，這是一個意想不到的結(jié)果，”Baulin 解釋道。為了證實模型預測，微流體技術(shù)被用于比人類細胞膜更簡單的模型，如紅細胞，并測量這些膜與微塑料接觸的張力。研究人員發(fā)現(xiàn)，塑料顆粒在細胞中從未保持靜止，而是通過不斷擴散而不斷移動。鑒于這些結(jié)果，研究人員認為這種擴散是保持這種機械效應并防止細胞機械松弛的原因。
研究人員指出，這一理論模型的實驗測試可以得出關(guān)于這種機制的普遍有效性的結(jié)論，該機制可以轉(zhuǎn)移到大量人體細胞或器官中。
“目前正在討論微塑料在人體細胞中的可能毒性，”正在薩爾大學作為實驗物理學家進行研究的 Jean-Baptiste Fleury 解釋說。“先驗的是，微塑料在攝入生物體后不會立即致命。然而，人們越來越認識到微塑料可以通過生物過程氧化或壓迫細胞。然而，絕大多數(shù)研究完全忽略了它們也可能通過純粹的物理過程對細胞膜施加壓力的可能性，”他補充道。
標簽： 細胞膜
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