经皮肤接触的纳米聚苯乙烯在体内的追踪及其在全身器官中的生物分布

《Journal of Hazardous Materials》：In Vivo Tracing and Systemic Organ Biodistribution of Dermally Exposed Nano polystyrene

　　皮肤屏障在纳米塑料（nPS）渗透中的作用及系统性分布研究。通过放射性标记（125I-nPS）和慢性皮肤暴露模型，发现nPS可穿透皮肤并经淋巴系统转运至淋巴结、胸腺、肺和肝，伴随炎症（TNF-α、IL-6）和皮肤衰老相关基因（MMP-3、CD207）的上调。透皮途径提示长期低剂量暴露可能引发全身性健康风险。

　　纳米塑料（nPS）在日常消费品中的广泛应用，如化妆品、防晒霜和乳液，使其成为一种潜在的环境污染物。尽管皮肤屏障通常被认为是完整且功能健全的，能够有效限制外源性物质通过皮肤渗透，但纳米塑料的穿透能力及其在体内的迁移特性仍是一个重要的毒理学问题。本文通过使用放射性标记的12?I-nPS，并结合慢性皮肤暴露模型，系统研究了纳米塑料在皮肤和全身组织中的分布情况。研究结果不仅揭示了纳米塑料对皮肤结构和功能的潜在影响，还表明其可能通过淋巴系统进入体内，引发系统性分布和潜在毒性效应。

研究中首先探讨了纳米塑料对皮肤屏障完整性及与衰老相关标志物的影响。通过3D人工表皮模型，研究人员发现虽然纳米塑料在体外并未表现出剂量依赖性的细胞毒性，但其对皮肤结构的改变却在分子层面有所体现。例如，H&E染色显示，纳米塑料处理后表皮层出现一定程度的损伤，而免疫组织化学（IHC）分析则揭示了与皮肤衰老相关的标志物表达变化，包括p63、E-钙粘蛋白（E-cadherin）、角蛋白10（CK10）、丝聚蛋白（filaggrin）和角蛋白14（CK14）等。这些分子变化表明，即使在较低剂量下，纳米塑料也可能对皮肤产生一定的影响，包括表皮层变薄和促炎因子的上调。

进一步的转录组学分析显示，暴露于纳米塑料的皮肤组织中，有294个基因上调，144个基因下调，其中包括显著增加的促炎因子如肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素6（IL-6）以及与皮肤衰老相关的基因如CD207和CCL2。这些基因表达的改变提示纳米塑料可能通过干扰皮肤的稳态，导致慢性炎症和衰老现象。此外，转录组数据还显示，纳米塑料暴露后可能影响与炎症和衰老相关的信号通路，从而引发一系列的生理变化。

为了验证纳米塑料是否能够穿透皮肤并进入全身组织，研究人员采用了SPECT/CT成像和体外生物分布分析。结果显示，纳米塑料在慢性暴露模型中表现出显著的淋巴系统摄取能力，尤其是在使用微针模拟慢性暴露条件时，纳米塑料能够从皮肤进入腹股沟和腋窝淋巴结，并进一步扩散至胸腺、肺部和肝脏。这一过程在4周的暴露周期内尤为明显，表明纳米塑料具有一定的迁移能力。在长期暴露模型中，研究人员通过皮下注射的方式模拟了更长时间的接触，并发现纳米塑料在血液中出现的时间较晚，通常在4周后才被检测到，这提示纳米塑料在完整皮肤条件下的系统性进入可能需要更长时间。

研究还比较了不同尺寸的纳米塑料在皮肤中的分布情况。结果显示，20纳米的纳米塑料比50纳米的纳米塑料更容易穿透皮肤并进入全身组织，这可能与颗粒尺寸对皮肤渗透和淋巴系统摄取的影响有关。这种尺寸依赖性的迁移能力表明，在评估纳米塑料的健康风险时，颗粒的大小是一个不可忽视的因素。

此外，研究中还涉及了纳米塑料的放射性标记过程，以确保其在体内的追踪能力。通过使用碘化物标记，研究人员确认了纳米塑料的化学稳定性，且标记过程不会显著改变其物理化学性质，如表面电荷和形态。这为后续的体内研究提供了可靠的工具，使得研究人员能够更准确地评估纳米塑料的迁移路径和生物分布特征。

研究还强调了皮肤作为潜在暴露途径的重要性。尽管传统上认为皮肤是一个有效的屏障，但本研究通过多种方法证明，纳米塑料可以在特定条件下穿透皮肤，并通过淋巴系统进入体内。这一发现对评估纳米塑料的健康风险具有重要意义，特别是在化妆品和个人护理产品中，纳米塑料的长期暴露可能对免疫系统和器官功能产生影响。

从环境健康的角度来看，纳米塑料的暴露不仅限于人体内部，还可能通过环境途径进入生态系统。研究指出，随着微塑料和纳米塑料的广泛存在，它们可能成为一种新的环境污染物，影响生态系统的健康。因此，研究结果不仅对人类健康具有警示意义，也对环境科学领域提出了新的挑战。

综上所述，本研究通过多种实验手段，系统地揭示了纳米塑料在慢性皮肤暴露下的迁移能力和潜在健康风险。这些发现为未来对纳米塑料的毒理学研究提供了重要的基础，并强调了在评估其环境和健康影响时，需要考虑多种暴露途径和剂量因素。同时，研究也指出了进一步研究的必要性，特别是在不同颗粒尺寸、材料类型和环境条件下的暴露对健康的影响。这些结果对于制定更全面的纳米塑料风险评估策略具有重要的指导意义。