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專家研究成果 | 室內微塑料影響下的細菌群落與抗生素耐藥基因相關的健康危害研究
近日，南開大學汪磊教授課題組在“Environmental Science & Technology” 上發表了題為“Bacterial Community under the influence of Microplastics in indoor Environment and the Health Hazards Associated with Antibiotic Resistance Genes” 的研究論文。相關研究由彭楚博士擔任作者完成。
微塑料（MPs）是指直徑小于 5 mm 的塑料顆粒，它是環境中重要的新型污染物。近年來對生態環境的有害影響不斷被發現。而附著在微塑料表面的微生物群落，被稱為“塑料域”。這些群落與水和土壤中的微生物群落不同，與周圍天然固體基質中的微生物群落也不同。塑料域可能對人類和動物構成健康風險，并因附著的微生物導致人類致病而引起了大量的關注。
由于微塑料存在于人類居住的環境中，其相關的健康風險值得深入研究。人類生活環境中微塑料沉降后以室內灰塵的形式出現在我們身邊。根據數據研究，合成纖維如聚酯（PET）和尼龍（PA）在室內灰塵中濃度分別高達 23000 和 179 mg/kg。此外，在室內灰塵中也檢測到了 PP 和 PE ，還有一些天然顆粒如纖維素、毛發、二氧化硅等。研究發現，細菌和抗生素抗性基因（ARGs）存在于室內灰塵中，并因其與人的直接接觸而引起廣泛關注。然而，室內灰塵中微塑料的表面是否也存在細菌群落和 ARGs 尚不清楚。此外，由于日益嚴重的塑料垃圾問題，可生物降解塑料被認為是傳統塑料的潛在替代品，正逐漸應用于日常生活中。考慮到它們不同的生物利用度，室內環境中可降解塑料和不可降解塑料表面的細菌群落和 ARGs 的豐度可能存在差異，因此值得進一步研究。
本文對收集的室內灰塵樣本進行了研究，為了了解微塑料顆粒對室內環境細菌群落的影響，作者采用了安捷倫 8700 LDIR 激光紅外成像以及 LC-MS/MS 對采集的室內粉塵樣品中的微塑料和部分天然高分子進行檢測，并分析了室內粉塵中的細菌群落、 ARGs 豐度及其與微塑料和天然高分子的潛在關系。此外，作者對室內典型的灰塵有機成分，包括可降解及不可降解塑料的纖維或顆粒和天然材料進行暴露實驗，并描述了不同材料上不同的細菌群落和 ARGs 狀況，初步評估了室內環境中相關的健康危害。
專家簡介
汪磊 教授
南開大學環境科學系系主任，博士生導師，環境過程與基準教育部重點實驗室主任。國家自然科學基金委優秀青年科學基金及天津市杰出青年基金獲得者，主要從事新型污染物的環境行為與環境暴露相關方向的研究。
用戶反饋
為采集微塑料的數據，我們將經過浮選處理后的樣品使用 8700 LDIR 激光紅外成像系統進行測試，該方法能夠快速、準確地完成對高通量的微塑料顆粒樣品的定性和定量工作，與此同時，還能對顆粒的物理形態信息進行可視化分析；而采用 LC-MS/MS 對微塑料的解聚產物進行精準定量測試時樣品無需進行任何前處理，采集數據后經過公式回溯計算即可得出微塑料的質量濃度， 具有定量限低及定量準確等優點。色譜與質譜搭配使用進行環境中微納塑料樣品測試分析，將為微塑料科研工作帶來更多準確有價值的信息。
近年來，安捷倫公司為進一步推進微塑料樣品測試的便捷性，開發了多種不同測試技術的解決方案。本文主要采用了以下兩種測試解決方案：
8700 LDIR激光紅外成像微塑料
測試解決方案
安捷倫 8700 LDIR 激光紅外成像（如圖1 所示）采用專有的量子級聯激光器（QCL）作為光源，光源能量為傳統傅里葉顯微紅外/紅外成像系統的 10000 倍以上。光路設計打破了傳統傅里葉變換紅外成像技術的設計理念，光源照射到樣品后無需經過任何信號轉換，直接被檢測器接收。即使在微米級樣品的測試中，也能夠獲得信噪比足夠高的紅外譜圖，從而實現準確定性。
圖 1. Agilent 8700 LDIR 激光紅外成像系統
與儀器搭配使用的 Clarity 操作軟件中內置了微塑料的測試方法，軟件可自動完成選取區域內顆粒的識別和圖像采集、顆粒尺寸信息采集統計以及紅外譜圖采集及定性結果統計等，如圖 2 所示。8700 LDIR 激光紅外成像微塑料測試是更高效的全自動化測試方案，基本消除了人為誤差的影響，為將來微塑料測試方法的標準化奠定了基礎。
圖 2. 微塑料樣品測試結果，從左至右依次是紅外成像結果、微塑料顆粒詳細信息、定性結果統計以及粒徑分布統計信息
基于 LC/TQ 的微塑料定性定量策略
Agilent 6400 系列三重四極桿質譜儀為商業、生命科學研究和法規監管應用提供了可靠的性能和出色的通用性，憑借出色的靈敏度、精密度和掃描速度，即便痕量樣品也能讓您對結果準確性充滿信心。其中 6470B 三重四極桿LC/MS 儀器（如圖 3 所示）結合了多項技術優勢，如安捷倫噴射流離子源、彎曲的碰撞池幾何設計、 ±20 kV 高能量打拿極和 VacShield 真空盾，這些創新能夠大大提高電離效率、增強了系統的穩定性和可靠性，大幅縮短儀器停機時間并達到*的檢測靈敏度，同時實現寬線性動態范圍。
圖3. 安捷倫 6470 三重四極桿質譜儀
含有 PA 、PC 和 PET 等微塑料成分的環境樣品經凈化、過濾后，采用強酸或強堿輔助加熱法將聚合物解聚成單體，經固相萃取柱提取富集各單體，采用 LC/TQ 定量分析單體的濃度，并通過聚合物的分子式組成推算微塑料成分的準確含量，測試流程如圖 4 所示。
圖4. 微塑料液質定性定量測試流程
如您對安捷倫微塑料測試的完整解決方案感興趣，可通過掃描以下二維碼進行注冊查看：
1）微塑料檢測全產品解決方案
2）Agilent 8700 LDIR 激光紅外成像系統微塑料定性 / 定量分析解決方案
3）智能有譜，可靠通用-Agilent 6475 三重四極桿液質聯用系統
