真实食物基质对聚苯乙烯纳米塑料在消化模拟中行为与毒性的调控作用

本研究通过模拟三相胃肠道消化，揭示了牛奶（全脂/脱脂）作为复杂食物基质对聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs，30/100/450 nm）行为与毒性的调控机制。研究发现，消化过程中牛奶蛋白与酶在PS-NPs表面形成蛋白冠（protein corona），显著改变其聚集状态（SEM/TEM验证），且毒性呈现粒径依赖性——100 nm颗粒在牛奶存在时细胞毒性显著增强。该成果为评估真实饮食环境下纳米塑料（MNPs）的健康风险提供了关键数据。

　　

Highlight

本研究首次系统揭示真实食物基质（牛奶）在模拟消化过程中对聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）表面修饰与毒性的调控作用，为评估饮食暴露纳米塑料的健康风险提供新视角。

Materials

采用三种粒径（30 nm/100 nm/450 nm）的球形聚苯乙烯纳米颗粒（PS-NPs），其中30 nm颗粒购自Magsphere公司，100 nm和450 nm颗粒通过乳液聚合技术（emulsion polymerization）自主制备。脱脂/全脂奶粉按国际标准（SMUB）复溶后作为食物基质模型。

Interaction of PS-NPs with milk samples

扫描电镜（SEM）与透射电镜（TEM）显示，PS-NPs在模拟空腹缓冲液（SMUB）中保持球形形态与光滑表面。动态光散射（DLS）检测显示其流体力学直径分别为31.9±0.8 nm（PS30）、104.2±2.3 nm（PS100）和494.3±3.6 nm（PS450），且多分散指数（PDI）<0.3证实分散均匀。值得注意的是，30 nm颗粒在消化后形成独特的网状聚集体，暗示小粒径颗粒更易与食物蛋白发生相互作用。

Conclusion

研究发现：

1. 牛奶蛋白在消化过程中于PS-NPs表面形成复合蛋白冠，显著改变颗粒聚集状态；

2. 毒性呈现粒径特异性——100 nm颗粒在牛奶存在时细胞存活率显著降低（p<0.05）；

3. 30 nm颗粒表现出独特的网状聚集形态，提示纳米塑料-食物组分互作存在临界尺寸效应。

这些发现强调真实食物基质会显著影响纳米塑料的胃肠道行为与生物效应，为后续风险评估研究提供了重要参数。