每年有超过2000万磅塑料垃圾堆积在美国五大湖中。尽管湖岸上可见的塑料垃圾，如发脆的水瓶、磨损的烟头和纠缠的钓鱼线是污染的明显证据，但更令人担忧的是那些肉眼难以察觉的微小塑料颗粒。
托莱多大学医学教授戴维·肯尼迪（Dr. David Kennedy）表示：“随着这些塑料垃圾老化，在湖水的冲刷和紫外线照射下，它们会逐渐分解成越来越小的碎片。这些纳米级塑料颗粒对环境和人类健康构成了令人担忧的风险。”
肯尼迪与研究伙伴史蒂文·哈勒（Dr. Steven Haller）专注于研究环境因素对健康的影响，特别是与伊利湖（Lake Erie）相关的问题。他们近期的许多研究都集中在有害藻华产生的毒素，包括一项正在进行的评估——气溶胶化的微囊藻毒素对居住或工作在伊利湖附近人群健康的影响。
现在发表在《抗氧化剂》（Antioxidants）杂志上的新研究，则聚焦于空气中纳米塑料颗粒的风险。这些颗粒的直径小于1微米。为了理解这个尺寸有多小，人类头发的平均厚度在50到100微米之间。相比之下，微塑料的定义是直径在1微米到5毫米之间的颗粒。
研究人员使用由捐赠的人类肺细胞构建的高技术人体气道模型，模拟了对气溶胶化聚苯乙烯纳米颗粒的急性暴露——每天暴露三分钟，持续三天——以评估肺部对吸入塑料颗粒的反应。
他们发现，这种暴露引发了高度失调的免疫反应。
我们的肺部有特殊的毛发状细胞，称为纤毛，它们的作用是将黏液和捕获的污染物向上扫出呼吸道。然而，纳米塑料颗粒使这些细胞过度活跃，却无法有效清除颗粒——就像一辆雨刷高速摆动但挡风玻璃上没有水一样，无法将水滴清除。
同样，研究人员观察到细胞同时释放出抗炎和促炎信号。
哈勒表示：“这些纳米塑料颗粒似乎让细胞感到困惑。纤毛过度活跃，却无法清除任何东西。炎症反应和免疫反应本应协调一致，但我们看到的却是非常不协调的反应。这是一种混乱和无序的状态。”他是医学副教授。
托莱多大学的研究之所以独特，是因为它不同于依赖实验室细胞系的研究，而是首次使用志愿者直接捐赠的人类肺细胞进行实验。这些细胞在一个特殊的气液界面模型中生长，该模型更贴近真实肺组织的功能，从而提供了更真实的视角，揭示我们的肺部如何响应吸入的纳米塑料颗粒。
部分研究发现具有重要意义且令人担忧的原因在于，这些纳米塑料颗粒可能作为其他化学物质的载体，例如有害藻华期间产生的毒素。
哈勒说：“我们知道塑料，尤其是非常小的塑料，可以作为其他物质的载体。当塑料引发混乱的免疫反应，同时又有毒素存在时，我们尚不清楚其累积效应可能是什么，特别是在那些已有基础疾病的人群中。”
托莱多大学的研究人员表示，这项初步研究为后续研究奠定了基础，未来将研究更长时间的暴露，以及肺细胞对塑料颗粒与其他潜在毒素共同作用的反应。
肯尼迪表示：“这是一项早期研究，但我认为它有助于人们理解，塑料污染不仅是环境威胁，也是人类健康威胁。当人们意识到这一点时，可能会激励他们改变自己的行为。”
尽管微塑料和纳米塑料广泛存在——无论是在水体内外——人们可以采取有意义的措施来限制其扩散和暴露。选择可重复使用的替代品而非一次性塑料、妥善处理塑料垃圾、选择天然纤维而非合成纤维制成的衣物，都有助于减少进入环境的塑料量。
肯尼迪补充道：“玻璃是托莱多作为‘世界玻璃之都’历史的重要组成部分，它是一种耐用、可重复使用且环保的塑料替代品，是社区以身作则的好方式。即使是日常习惯的小改变，当被许多人采纳时，也能在保护我们的水道、空气和健康方面产生真正的不同。通过重新思考我们使用塑料的方式，我们可以帮助保护空气、水和健康，并为未来留下更清洁的遗产。”
除了哈勒和肯尼迪之外，研究团队还包括医学微生物学和免疫学教授马克·伍滕（Dr. Mark Wooten）、医学副教授安德鲁·弗赖布雷（Dr. Andrew Fribley）、医学教授迪帕克·马尔霍特拉（Dr. Deepak Malhotra）、最近在托莱多大学获得博士学位的约书亚·布雷登巴赫（Dr. Joshua Breidenbach）、研究生本杰明·弗伦奇（Benjamin French）和乌帕萨纳·什雷斯塔（Upasana Shrestha），以及本科生研究员扎内·阿迪亚（Zaneh Adya）。
更多信息：Joshua D. Breidenbach 等人，《急性暴露于气溶胶化纳米塑料会调节人类气道上皮中的氧化还原相关免疫反应》，Antioxidants（2025）。DOI: 10.3390/antiox14040424
期刊信息：《抗氧化剂》（Antioxidants）
由托莱多大学提供
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