随着碱水的注入，瓶中的一小片人脑组织开始溶解。接下来的几天里，腐蚀性化学物质将分解掉这些神经元和血管，留下一种可怖的浆液，里面有几千个微小的塑料颗粒。

毒理学家Matthew Campen一直在用这种方法来分离和追踪人类肾脏、肝脏、尤其是大脑中的微塑料，以及相应的更小的纳米塑料。供职于美国新墨西哥大学的Campen估计，从一个捐献的人类大脑中他能分离出约10克塑料，大概和一支新蜡笔一样重。

科学家们找到哪里，哪里就有微塑料：偏远的岛屿上、南极洲的新雪中、西太平洋马里亚纳海沟的底部；在食物、水，和我们呼吸的空气中。而Campen等科学家还发现人体里也到处都是它们。

检测到其存在只是第一步。准确评估这些塑料在人体内所发挥的作用，以及它们是否有害，这要困难得多。这是因为“微塑料”并非一种单一物质。它们的尺寸、形状和化学成分各异，每一种都可能对细胞和组织造成不同的影响。

这就到了Campen的灰白泥浆上场的时候。尽管微塑料无处不在，但很难确定人们实际接触到的微塑料是哪些、人们如何接触到它们，以及哪些微塑料颗粒会进入身体的角角落落。Campen从尸体中收集到的微塑料样本可用于检测活组织对人体实际携带的各种微塑料的反应。

“虽然听起来有点变态，要搞到好用又重要的微塑料，我能想到的好办法就是弄到整个人脑然后分解掉它。”Campen说。

当今世界迫切需要这方面数据。例如，食品中的微塑料被德国消费者评为2023年度他们至为忧虑的环境健康问题。另有一项全球性条约致力于限制塑料产量，而围绕这一条约展开的多场谈判正在进行中。研究成果缓慢涌现，受制于研究方法的不足、可能造成污染的风险、以及不同领域科学家之间缺乏合作。“目前还没有指南，没有标准操作程序的手册。”美国莫菲特癌症中心的癌症研究者Kathleen Egan说。“我们只能一边研究一边补充，这是一个过程。”

但有迹象表明科学家们正在解决这些问题，且该领域亦日臻成熟。一些研究人员致力于开发非常规方法并组建跨学科研究者团队，Campen 是其中之一。他们正与时间赛跑。塑料的生产历史不足百年，但其产量年年攀升。这种材料需要数百年甚至数千年才能被降解，这一过程会产生数万亿的微塑料。

“到处都是微塑料。”荷兰瓦赫宁根大学的环境化学家Bart Koelmans说道，“我们无从逃避。”

塑料堆积

挪威科技大学的生物学家Martin Wagner说，“微塑料”这一概念早在二十年前就已被提出。但直至近十年间，研究者们才从对自然环境中和动物体内的微塑料的研究，逐渐转为研究微塑料对人类健康的影响。“这是一个年轻的领域。”他说。

Campen团队的结论不乐观：根据该团队发表在《自然-医学》上的研究结果，近年来随着塑料产量的急剧增加，人体大脑、肝脏和肾脏中的微塑料浓度也同步激升^[1]。平均而言，2024年的人类大脑样本中的微塑料含量比2016年高出约50%。而且人类大脑样本中的微塑料含量是其肝脏和肾脏样本的30倍以上。

发表于今年1月的另一项研究^[2]则可能提供了有关微塑料体内聚集方式的线索。研究人员在小鼠的饮水中掺入微塑料，并追踪这些颗粒在小鼠体内的移动情况。研究人员发现，这些塑料会被免疫细胞吞噬，并堆积于大脑内的小血管中，进而造成这些血管的阻塞。

塑料对人体器官所造成的影响正在得到集中研究。科学家们在实验室中向人类组织样本所添加的微塑料，可造成组织样本中出现细胞死亡、免疫反应和组织损伤等。另有数百项研究将动物（主要是一些水生动物）暴露于微塑料中，发现这些微塑料颗粒会堵塞这些动物的肠道或损害其繁殖能力。基于这些发现，研究人员们怀疑这些颗粒可能与人类的癌症^[3]、心脏病^[4]和肾脏病^[5]、阿尔茨海默病^[6]或生殖问题^[7]有关。

但目前尚无证据表明微塑料能直接损害人类健康，现有数据仅提示二者之间存在关联。发表于2024年3月的一项颇具里程碑意义的研究^[4]显示，在约250名接受心脏手术的患者中，近60%的人主动脉中存在微塑料或纳米塑料。这些患者在术后三年内心脏病发作、中风或死亡的可能性，是动脉中无塑料者的4.5倍。

但是正如该研究的作者所承认的，人体内是否存在塑料可能与影响健康的其他因素相关，例如饮食习惯或社会经济地位。

环境变化

该研究领域在过去的十年中已有所发展，在Elsevier的Scopus数据库中收录的以“微塑料”为关键词的论文，2014年仅有20篇，到2024年则有近6000篇。美国国立卫生研究院（NIH）七年前（2018年）才拨发了第一项名称中带有“微塑料”一词的课题经费。从那时起，该机构已经资助了超过45个此类项目。

但随着资金涌入和兴趣增长，研究人员们尚在开发与之相关的研究方法。美国罗格斯大学的毒理学家Phoebe Stapleton研究塑料在孕期造成的影响。她认为这一方面的爆发式创新固然令人兴奋，但也意味着每个科学家团队都在开发利用不同分析方法来检测和表征微塑料。而目前还没有太多的研究分析过各方法的可靠性或有效性。

美国新墨西哥大学的黏膜免疫学家Eliseo Castillo研究颗粒物对消化系统和免疫系统的影响。他认为这一标准化上的欠缺使得人们很难对不同团队的研究进行头对头比较。

例如，许多研究使用的微塑料是崭新的（比如塑料微球），这不足以代表环境中所发现的各式各样的塑料颗粒。一些研究人员认为它们是容易获得和标准化的微塑料，而另一些研究人员则认为使用它们进行研究是在浪费钱，因为这和人们所实际接触到的物质很不一样。“我们疯狂捍卫自己的领域。”Campen说，但这会妨碍决定性数据的获取。塑料本身也有众多变量，包括大小、形状和成分等。而且很多塑料还覆盖着上万化学添加剂当中的某种，以使其更具韧性、阻燃性或可降解性。此外，塑料对各类器官或细胞的影响也不一样。例如，尖锐的塑料微粒碎片对较为脆弱的肺组织环境所造成的破坏可能比对喉咙更大。

塑料的摄入剂量以及摄入途径也有关系，美国罗切斯特大学医学中心的吸入毒理学家Alison Elder说。“吸入途径是人们的一大关切点，因为如果吸入的塑料能进入肺脏深处并引发炎症反应，它们不用到别的地方，在这一处就能造成健康问题。”她说。

Stapleton说，虽然该领域正在开发研究方法、并找出各方法的优缺点，对研究者们来说，运用多重方法来验证他们发现的颗粒特性也很重要。

由“微”入“纳”

伦敦帝国理工学院的环境毒理学家Stephanie Wright说，特别令人担忧的是那些被吸入和食入的塑料中尺寸极小的那些。直径小于1微米的颗粒（参见“比例尺下的微塑料”）被称为纳米塑料（有些人认为界值应放低至0.1微米）。一些研究数据表明，许多大于此直径的颗粒会根据摄入途径的不同而通过消化系统，进而被排出体外。但纳米塑料却可能会进入细胞内，而细胞中并不存在消化或排出它们的机制。

来源（工具和费用）: S. Primpke et al. Appl. Spectrosc.74， 1012–1047 (2020).

举例来说，Stapleton和同事发现，大鼠怀孕期间，胎盘不是能够阻挡纳米颗粒的屏障，这使得纳米塑料可以从母鼠传给胎鼠，并迅速扩散至胎鼠的机体组织中^[8]。Stapleton认为，了解塑料颗粒在胎儿体内的作用是非常重要的，特别是因为相较于成人的话，这些物质在胎儿体内占据了更大比例的空间。

关于纳米塑料，科学家能回答的问题寥寥无几，这是因为很少有工具能够将如此小的东西可视化、并对其加以分析。大多数显微镜成像方法“无法让你观察到直径小于250纳米左右的塑料颗粒”，而在量化机体组织中所积累的微塑料剂量时，这部分塑料却很重要，Elder说。

样本污染也是一个问题：塑料无处不在，而那些用于存放生物样本的试管和培养皿也是塑料制品。Egan正在研究肺癌发生和微塑料暴露之间是否存在联系。她说，肺部样本采集操作的各步骤均涉及塑料组件。她说，研究人员必须描记这些塑料的背景含量，以区分信噪。

Wagner认为其中要考虑的变量太多，以至于研究者们很容易陷入困境。但他认为如果科学家们要快速收集大量研究证据的话，“就需要更加巧妙的方法。”例如科学家们也许可以根据物质结构将塑料及其添加剂归类成组，并基于这些分组来预测各组物质对健康的影响。

Elder认为开发这些更巧妙的方法需要各科学家群体之间的紧密合作，目前为止他们都在各自为战。Elder是安大略湖微塑料和变化环境下的人类健康研究中心的科学家，该中心致力于阐明微塑料在美国五大湖生态系统中的移动方式。水文学家正与气溶胶研究专家和物理学家合作，以了解人们是通过水还是湖岸空气接触到更多颗粒物。“这不仅仅是开发新工具的问题，其中还涉及基础设施以及专业知识的发展。”她说。“我们需要更多的跨学科合作和人才培训”。

重大决定

相关数据缺乏使得研究者们难以向公众和政策制定者传达潜在风险。这一难题似曾相识：科学家们一直以来都在努力根据并不完整的数据，为空气污染或吸烟等议题建言献策。

但是大量对微塑料的关注和担忧，已激起研究人员们迫切探寻答案的决心。“当人们问我他们对于微塑料应该做什么，我感觉应该做出些回应。”Stapleton说，“人们对此真的很感兴趣”。

时间至关重要：全球每年生产约4亿吨塑料，预计到2050年这一数字将至少翻一倍。即使立刻停止现在所有的塑料生产，垃圾填埋场以及环境中的现存塑料（估计约50亿吨）仍将持续无限期地分解成微塑料。Wagner说，在这个数字继续如同滚雪球一样增长之前，应对其加以限制。

今年是全球治理塑料的关键一年：过去两年来，世界各国在联合国环境规划署的牵头下，一直在内罗毕就一项有关塑料的条约进行谈判。该待议条约旨在终结塑料污染，并限制该材料在全球范围内的生产，从而减缓微塑料渗入环境的速度。到目前为止谈判未能达成条约，但代表们计划今年再次召开有关会议。

微塑料只是这项全球性努力的一小部分，但其紧迫性已促使一些研究人员公开敦促有关方面制定减少塑料污染的政策。研究塑料对人体细胞影响的Wagner说，他已将许多精力放在与其他科学家共同创立的一个科学家团体，名为“有效塑料条约科学家联盟”。该团体倡导制定颇具雄心壮志的、能显著减少塑料污染的条约。

“我们正处于能够达成一项有效条约的历史性时刻。我们中有些人说，‘现在是我们需要努力解决这个问题的时候，而不是一味撰写论文和课题标书’”，Wagner说。他担心，如果目前的谈判失败，在未来数十年内都将很难让各国重回谈判桌前。“我们所拥有的证据足以支持采取行动。”他说。

在说到无所作为的后果时，Campen的语气一沉。“这很直观。我们想在这方面做更多的工作，但想想就吓人——在得出答案之前，我脑子里的塑料浓度还会再上升几个百分点。”

参考文献：

1. Nihart， A. J. et al. Nature Med. https://doi.org/10.1038/s41591-024-03453-1 (2025).

2. Huang， H. et al. Sci. Adv. 11， eadr8243 (2025).

3. Chartres， N. et al. Environ. Sci. Technol. 58， 22843–22864 (2024).

4. Marfella， R. et al. N. Engl. J. Med. 390， 900–910 (2024).

5. Liang， Y. et al. Environ. Pollut. 342， 122909 (2024).

6. Wang， G.， Lin， Y. & Shen， H. Mol. Neurobiol. 61， 900–907 (2024).

7. Hu， C. J. et al. Toxicol. Sci. 200， 235–240 (2024).

8. Fournier， S. B. et al. Part. Fibre Toxicol. 17， 55 (2020).

（原文以Your brain is full of microplastics: are they harming you?标题发表在2025年2月11日《自然》的新闻特写版块上。本文由施普林格·自然上海办公室负责翻译。中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。）

本文来自微信公众号：自然系列，作者：Nature Portfolio，原文作者：Max Kozlov