据估计，自20世纪50年代以来，由于工业生产过程，有7000多万吨微塑料被倾倒入海洋。这些塑料被水生生物和人体通过水、食物和我们呼吸的空气摄入。据估计，它们的尺寸范围从0.1微米到5毫米，主要由聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺和丙烯酸制成。一微米大小的塑料颗粒几乎无处不在:海洋中、空气中、喜马拉雅山脉的雪中，甚至在人类胎盘中。牙膏、防晒霜、普通化学品或包装也含有塑料。尽管研究表明，食用微塑料不会导致死亡或立即或食物中毒，但越来越多的证据表明，微塑料在分子尺度上对细胞产生影响，这很难在实验中确定。

在这种背景下，URV物理与无机化学系的物理学家Vladimir Baulin，与德国萨尔大学的Jean-Baptiste Fleury合作，在最近的一项研究中发现，微塑料可以通过附着和收紧脂质膜来机械地破坏脂质膜的稳定性。该研究结果发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上。

为了测试微塑料对这些薄膜的机械效应是如何发生的，研究人员使用了一个理论模型，这个模型后来被一种特殊的微流体装置在脂质双分子层(保护细胞的屏障)上的实验证实。通过这个系统，他们发现了使薄膜发生机械拉伸的机制。一旦确定了这一机制，研究人员就在微管中检查了红细胞的发现。这项实验的结果表明，微塑料拉伸了人体红细胞的细胞膜，大大降低了它们的机械稳定性，这可能会影响它们的正常功能，并改变它们运输氧气的能力。

由URV物理学家Vladimir Baulin开发的理论方法准确描述了微塑料对细胞膜的作用。经过测试，该模型预测每个粒子都会消耗部分薄膜区域，从而导致塑料粒子周围的薄膜收缩。这种作用不可避免地导致细胞膜的机械拉伸。“通过这个实验，我们已经表明，理论模型甚至可以定量地预测细胞膜张力的增加程度。考虑到模型的简单性，这是一个意想不到的结果。为了证实模型预测，微流体技术被用于一个比人类细胞膜(如红细胞)更简单的模型，并测量了这些细胞膜与微塑料接触时的张力。研究人员发现，塑料颗粒在细胞中并不是静止的，而是通过连续扩散而不断移动。考虑到这些结果，研究人员认为，这种扩散是这种机械效应得以维持并阻止细胞机械松弛的原因。

研究人员指出，通过对理论模型的实验测试，可以得出关于这一机制的普遍有效性的结论，这一结论可以转移到大量的人体细胞或器官中。

萨尔大学的实验物理学家让-巴蒂斯特·弗勒里解释说:“目前正在讨论微塑料在人体细胞中的可能毒性。”“根据推断，微塑料在被生物摄入后不会立即致命。然而，人们越来越认识到微塑料可以通过生物过程氧化或胁迫细胞。它们也可能通过纯粹的物理过程压迫细胞膜，然而，绝大多数研究完全忽视了这种可能性，”他补充道。

事实上，从物理的角度来看，没有预期的效果。细胞膜被认为具有与液体相似的性质。众所周知，对液体的任何机械作用都会随着时间的推移而消失。“然而，令人惊讶的是，我们观察到人造细胞和红细胞的膜在微塑料存在的情况下伸展，”他继续说。据研究人员称，人类红细胞的细胞膜显然会自发变形，这就解释了这些微塑料对细胞膜的巨大影响。

Vladimir Baulin的团队的这一新研究方向致力于海洋环境污染的微观机制。几个月来，URV一直在推广一个新的分支，深海数值(https://deepsea.blue/)，旨在建立一个水下实验室网络，以便来自世界各地的研究人员可以来进行水下实验，以监测和保护生物多样性。

原文标题：

Microplastics can deform cell membranes and affect their functioning