Yingzi Cui,1,* Xiaohan Tong,1,* Jiawang Ding,2 Boqing Li,1 Wenke Wang,1 Chunlei Ma,1 Zhiqin Li,1 Ying Zhang1 

1School of Basic Medical Sciences, Binzhou Medical University, Yantai, Shandong, People’s Republic of China; 2CAS Key Laboratory of Coastal Environmental Processes and Ecological Remediation, Yantai Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, Yantai, Shandong, People’s Republic of China

*These authors contributed equally to this work

Correspondence: Ying Zhang, School of Basic Medicine, Binzhou Medical University, 346 Guanhai Road, Yantai, Shandong, People’s Republic of China, Tel +86 535 6913209, Email zhangying@bzmc.edu.cn Boqing Li, School of Basic Medicine, Binzhou Medical University, 346 Guanhai Road, Yantai, Shandong, People’s Republic of China, Tel +86 535 6913069, Email liboqing@bzmc.edu.cn
目的：纳米塑料（nanoplastics, NPs）作为普遍存在的环境污染物，其对人体健康的潜在危害日益受到关注。然而，由于缺乏可靠的定量手段，人体组织中纳米塑料累积的健康风险阈值仍不明确。本研究旨在验证金核聚苯乙烯纳米塑料（AuPS-NPs）作为聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）的可量化替代模型，系统评估其在环境相关暴露水平下的毒性与生物累积特征，并基于毒理毒代动力学–毒效应学（TK–TD）模型对人体健康风险进行外推。

方法：构建具有金核–聚苯乙烯外壳结构的AuPS-NPs，并通过透射电子显微镜（TEM）进行形貌表征，结合电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）实现精确定量。在体外实验中，采用人胃腺癌细胞（AGS）和人结肠腺癌细胞（Caco-2）模型，比对AuPS-NPs与PS-NPs对细胞毒性、活性氧（ROS）生成及线粒体膜电位变化的影响。在体内实验中，对BALB/c小鼠进行为期98天的AuPS-NPs（1 和 10 mg/L）口服暴露，评估其在肠道组织中的累积特征，以及体重、器官指数和炎症反应、脂质代谢、能量代谢与氧化应激相关生物标志物的变化。进一步构建TK–TD模型，用于描述纳米塑料体内累积过程、剂量–反应关系，并推算人体健康风险阈值。

结果：体外实验结果显示，AuPS-NPs与PS-NPs在相同浓度范围内诱导了高度一致的、呈浓度依赖性的细胞毒性效应。体内长期暴露实验表明，AuPS-NPs可在肠道组织中显著累积，并伴随体重下降、器官指数升高及多种生物标志物紊乱，包括炎症因子白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α），脂质代谢指标甘油三酯（TG）和总胆固醇（T-CHO），以及能量代谢和氧化应激相关指标三磷酸腺苷（ATP）、乳酸脱氢酶（LDH）、丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）。基于TK–TD模型外推的人体肠道毒性阈值为 9.529 × 10⁵ 颗粒/kg，为以颗粒数为基础的纳米塑料健康风险评估提供了定量依据。

结论：AuPS-NPs能够有效模拟PS-NPs的毒性特征，并实现纳米塑料体内累积与毒效关系的定量评估。本研究为建立基于颗粒数的纳米塑料健康风险阈值和监管标准提供了重要的实验依据与理论支撑。