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微塑料污染是全球面臨的嚴(yán)重生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，也是影響人體健康的重要風(fēng)險(xiǎn)因素。據(jù)中國(guó)科學(xué)報(bào)，國(guó)家納米科學(xué)中心陳春英院士團(tuán)隊(duì)在聚乳酸微塑料作為碳源進(jìn)入體內(nèi)碳循環(huán)方面取得重要進(jìn)展。

在本工作中，研究團(tuán)隊(duì)聚焦 PLA 微塑料（PLA-MPs）的體內(nèi)轉(zhuǎn)化展開(kāi)系統(tǒng)研究。通過(guò)空間功能分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)腸微生物是 PLA-MPs 降解的核心功能單元，其分泌的特異性酯酶 FrsA 通過(guò) α/β 水解結(jié)構(gòu)域精準(zhǔn)識(shí)別并切割 PLA 酯鍵，實(shí)現(xiàn)對(duì) PLA-MPs 的高效降解。進(jìn)一步，通過(guò)多組學(xué)分析，研究人員發(fā)現(xiàn)了微生物組成和 FrsA 蛋白表達(dá)之間的相關(guān)性，結(jié)合菌群-蛋白互作網(wǎng)絡(luò)與單菌功能驗(yàn)證，證實(shí)鼷鼠螺桿菌與居腸巴恩斯氏菌主導(dǎo) PLA-MPs 的腸道降解進(jìn)程，為靶向調(diào)控塑料生物轉(zhuǎn)化提供關(guān)鍵靶點(diǎn)。

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IT之家 6 月 8 日消息，聚乳酸（PLA）是美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）認(rèn)證的醫(yī)用可降解材料，目前已在食品包裝領(lǐng)域規(guī)模化應(yīng)用，但它存在一種隱患 —— 微塑料顆粒。

在闡明降解機(jī)制的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性構(gòu)建穩(wěn)定同位素 13C 標(biāo)記與代謝流示蹤聯(lián)用技術(shù)，成功突破內(nèi)源代謝物-外源顆粒衍生物信號(hào)解耦的方法學(xué)瓶頸，首次揭示 PLA 微塑料可作為碳源進(jìn)入腸道微生物及腸上皮的雙重“碳循環(huán)”（圖 1），并通過(guò)碳循環(huán)路徑整合至微生物-宿主共代謝網(wǎng)絡(luò)：在微生物層面，13C 標(biāo)記的 PLA-MPs 經(jīng)乳酸、天冬氨酸等中間體進(jìn)入嘌呤代謝軸，驅(qū)動(dòng)腸道特征代謝物尿酸的生物合成（13C-PLA-MPs—13C-Lactate—13C-Aspartate—13C-Xanthine—13C-Urate）；而在腸上皮層面，13C-PLA-MPs 則通過(guò)琥珀酸代謝樞紐參與氨基酸及核苷酸前體的合成代謝。PLA-MPs 進(jìn)入腸道碳循環(huán)的過(guò)程最終引發(fā)腸道內(nèi)源代謝重編程，其通過(guò)降低短鏈脂肪酸生成、擾亂能量代謝穩(wěn)態(tài)及碳通量再分配，導(dǎo)致宿主攝食行為抑制與體重顯著下降。

本研究通過(guò)多維度方法學(xué)整合（穩(wěn)定同位素示蹤-代謝流分析-宏基因組 / 蛋白質(zhì)組-理論模擬），實(shí)現(xiàn)了從 PLA 微塑料降解分子機(jī)制（源頭）、碳循環(huán)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)（過(guò)程）到代謝表型調(diào)控（終端）的全鏈條解析，完整繪制出生物可降解微塑料在哺乳動(dòng)物體內(nèi)的動(dòng)態(tài)生物轉(zhuǎn)化圖譜。該研究對(duì)評(píng)估可降解材料或生物醫(yī)用材料的生物安全性具有重要價(jià)值，為理解外源顆粒對(duì)機(jī)體生命過(guò)程的影響提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。

相關(guān)研究成果已發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上，IT之家附論文地址： https://doi.org/10.1073/pnas.2417104122

在傳統(tǒng)“限塑令”難以突破石油基塑料污染困局的背景下，聚乳酸（PLA）——FDA 認(rèn)證的醫(yī)用可降解材料，作為戰(zhàn)略替代材料的核心價(jià)值日益凸顯。

然而，PLA 雖已在食品包裝領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，卻隱藏著潛在風(fēng)險(xiǎn)：其脆性特質(zhì)使其更易生成微塑料顆粒。這些顆粒能夠高效入侵機(jī)體腸道系統(tǒng)，并在菌群-宿主界面觸發(fā)未知的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程，影響其最終命運(yùn)。因此，精準(zhǔn)解析 PLA 微塑料在機(jī)體內(nèi)的轉(zhuǎn)化圖譜對(duì)于評(píng)估其安全性至關(guān)重要。