近日，昆士兰大学环境健康科学联盟 Cassandra Rauert的论文“Assessing the Efficacy of Pyrolysis−Gas Chromatography−Mass Spectrometry for Nanoplastic and Microplastic Analysis in Human Blood”，发表于*Environmental Science & Technology*期刊。该研究评估了热解气相色谱-质谱法（Py-GC-MS）用于人体血液中纳米塑料和微塑料分析的适用性。人类在日常生活中持续接触微塑料和纳米塑料（MNPs），但对其在体内的命运，如在循环系统中的停留时间、器官摄取及消除途径等了解有限。当前许多人体生物监测研究旨在填补这些知识空白，却缺乏标准化的方法和分析技术，导致报告的浓度和颗粒大小差异大，缺乏生物学合理性。常用的振动光谱法在检测可能穿过生物屏障的微小颗粒时面临挑战，而质谱技术虽能改善检测粒径的局限性，但也存在问题。Py-GC-MS已被用于多项人体暴露研究，但作为环境监测工具及用于人体生物监测时仍处于起步阶段，其不确定性未得到充分评估，如存在基质干扰和非特异性热解产物等问题。因此，本研究旨在评估Py-GC-MS用于人体血液中多种聚合物识别和定量分析的适用性。 本研究评估了热解气相色谱 - 质谱法（Py-GC-MS）在人体血液中多种聚合物定量分析的适用性。开发并验证了一种能减少聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）基质干扰（假阳性）的提取方案。提取回收率在7%-109%之间，经表面修饰的聚苯乙烯（羧基化）使纳米颗粒回收率从17%提高到52%。考虑到基质抑制和提取回收率，计算出了每种聚合物的实际检测限，这些检测限比用超纯水计算的名义检测限高出20倍。最后，通过对澳大利亚人群的试点研究对该方法进行了测试。结果显示，PE的干扰有所减少但依然存在，且没有其他聚合物高于检测限。研究得出结论，由于存在干扰和非特异性热解产物，Py-GC-MS目前不适用于生物基质中PE和PVC的分析。此外，虽然在血液中检测某些聚合物具有一定可能性，但所需的估计暴露浓度已接近该技术的检测限。 总体而言，该研究评估了生物基质中 微纳塑料 的 Py-GC-MS 分析的有效性，确定它不适用于某些聚合物，并且可能没有生物学上可行的暴露所需的检测限。
在对3种提取方法（2.4节）进行比较后，选定了最终方法。由于方法3能减少基质干扰且使用更便捷（3.1节），故被选用。冷冻的血液样本需解冻，并通过手动摇晃采血管30秒进行混合。用刻度玻璃移液管将1mL全血转移至400mL高脚烧杯中，立即用厚铝箔盖住烧杯口，以尽量减少大气沉降可能带来的污染。移液完成后，加入10mL三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液（Tris-HCl，400mM，0.3μm过滤，pH值8），样品在60°C加热1小时，以帮助蛋白质变性。冷却至室温后，加入100μL蛋白酶K溶液（在超纯水中浓度为1mg/mL，每批新鲜配制）和1mL氯化钙溶液（5mM，0.3μm过滤），然后将样品置于Thermoline轨道式恒温振荡器（Thermoline Scientific，位于新南威尔士州韦瑟里尔帕克）中，在38°C下孵育2小时。 用超纯水新鲜配制质量体积比为2.5%的CREON酶（胰脂肪酶）溶液，并将pH值调节至8-10。将样品pH值调至10，加入2mL酶溶液，在38°C下孵育3小时。孵育后，小心地逐次加入10mL过氧化氢，每次加入1mL，耗时8小时（同时将pH值保持在8-10），然后让样品在室温下消化48小时。消化完成后，在加热板上将样品加热至60°C，趁热使用13mm全玻璃微量分析滤器（Micro-Analytix Pty. Ltd.，位于澳大利亚塔伦角，储液容量100mL）进行过滤，该滤器连接到一个125mL带螺纹侧臂的真空过滤烧瓶（默克公司，位于澳大利亚贝斯沃特）上。样品通过0.7μm玻璃纤维滤膜过滤，用超纯水冲洗烧杯，并将冲洗液加入过滤装置。然后将滤液转移到一个新的、经过高温灼烧和溶剂冲洗的烧杯中。向储液槽中加入10mL过氧化氢，使其在原位停留10分钟，以便对滤膜上收集的颗粒进行额外消化。移除过氧化氢后，用15mL水和15mL乙醇冲洗滤膜，冲洗液并入滤液中。保持真空直至滤膜干燥，然后将滤膜转移到铝箔袋中储存。使用0.3μm滤膜对滤液重复过滤过程。将滤膜放入单独的80μL热解杯中，并加入0.1μg的氘代聚苯乙烯（d5-PS）和4-氟代聚苯乙烯（4-FlPS）内标溶液，随后通过Py-GC-MS/MS进行分析。采用配备自动进样器（AS-1020E，日本福岛Frontier Lab Ltd.公司）的多注射微型炉热解器（EGA/PY-3030D），并与气相色谱-串联质谱仪（GC-2030与TQ8050 NX MS/MS联用，日本岛津公司）对目标聚合物进行鉴定和定量分析，具体方法如先前发表的文献所述。热解器采用双注射模式运行，利用热脱附步骤，即先将样品加热至300°C进行首次分析（“注射”），以去除挥发性较强的干扰物。然后将样品在650°C下热解，使剩余的聚合物分解为各自的热解产物，以便进行气相色谱-串联质谱仪的分离和检测。串联质谱仪的功能是降低背景信号并提高检测限，通过在每个四极杆中监测相同的质荷比（m/z）离子，并为碰撞室设置低能量（3eV）来去除背景离子（如空气和水）得以实现。串联质谱仪同时在全扫描和多反应监测（MRM）模式下运行，以保留样品信息。热解和气相色谱-串联质谱仪的详细参数列于表S3和表S4。 使用碳酸钙（CaCO₃）稀释剂中的低浓度微塑料校准标准品（包含12种常见聚合物，日本福岛Frontier Laboratories Ltd.公司）制备校准曲线。将8种不同质量的校准粉末称取至热解杯中，加入0.1μg的d₅-PS和4-FlPS内标物后进行分析。由于这些校准标准品中聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚碳酸酯（PC）的浓度较低，因此用二氯甲烷（DCM）配制了浓度为2mg/mL的这些聚合物溶液，制备了第二条校准曲线。将两组标准品叠加，以确保线性关系良好（R²在0.993-0.999之间）。 Rauert, C., Charlton, N., Bagley, A., Dunlop, S. A., Symeonides, C., & Thomas, K. V. (2025). Assessing the Efficacy of Pyrolysis−Gas Chromatography−Mass Spectrometry for Nanoplastic and Microplastic Analysis in Human Blood. *Environmental Science & Technology*. https://doi.org/10.1021/acs.est.4c12599
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