納米塑料(Nanoplastics，NPs)的污染效應越來越受到重視。研究發現NPs會引起包括物理損傷、氧化應激、細胞信號傳導受損、發育缺陷和遺傳損傷等在內的多種不良影響。然而，受NPs本身性質和環境因素的影響，環境中NPs的準確跟蹤監測和可靠定量分析問題亟待解決。盡管如此，實驗室中納米塑料毒理及環境行為研究，可為其污染防治、毒理效應研究提供參考。為此，納米塑料的可控合成及定量化頗為重要。
 

　　中國科學院青島生物能源與過程研究所工業生物燃氣研究中心開發了核殼模式塑料(Au@NPs，圖1)可控合成的方法。該核殼納米塑料以金納米粒子(Au)為核，實現塑料的定量檢測；以聚苯乙烯為殼，賦予其塑料的性質。此外，可通過引發劑及反應時間調控，實現納米塑料表面電荷和粒徑的可控調節。
 

　　進一步，該研究選取六種環境基質(海水、湖水、污水、廢污泥、土壤和沉積物)，探討了Au@NPs從不同環境介質中的回收率以評估其作為模式塑料的可行性。結果表明，Au@NPs的回收率均達到80%以上(圖2)，并在1%過氧化氫溶液，模擬胃液、酸以及堿的不同環境因素下也表現出優異的抗性。在此基礎上，科研人員將合成的核殼式Au@NPs應用于淡水體系NPs的環境行為研究中發現，不同性質的Au@NPs能夠對藍藻和浮萍產生相應的生態毒性效應，并通過ICP-MS對生物體各部位NPs的含量進行定量分析，而共聚焦激光掃描顯微鏡散射光成像技術觀察到核殼式Au@NPs在生物體內的分布情況(圖2)，實現了NPs相關環境行為的有效監測分析。
 

　　本研究合成的核殼式Au@NPs不僅能通過改變聚合反應時間、苯乙烯用量和自由基引發劑等因素，獲得不同大小和表面電荷的NPs，而且在環境介質中穩定、回收率高，為各種復雜環境系統中不同類型NPs的環境行為研究提供理想模型選擇，解決了NPs難以跟蹤監測和定量分析的問題。
 

　　近期，相關研究成果作為封面論文，發表在《分析化學》(Analytical Chemistry)上。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院和山東省自然科學基金的支持。該研究由青島能源所、山東大學、江南大學合作完成。山東師范大學科研人員參與研究。
 

圖1.?核殼Au@NPs的合成過程及其表征
 

圖2.?核殼式Au@NPs的環境抗性、回收率及淡水系統環境行為的研究