Quantum Design-新闻中心-我国科学家在精子中发现微塑料！500 nm 级高分辨化学成像显微镜，“火眼金睛” 揭开生殖健康潜在风险

我国科学家在精子中发现微塑料！500 nm 级高分辨化学成像显微镜，“火眼金睛” 揭开生殖健康潜在风险

发布日期：2025-11-26

全新高分辨化学成像显微镜 mIRage是一款微观世界的“精准探测利器”，不仅拥有～500 纳米的化学成像分辨率、红外-拉曼联用能力、非接触无损伤检测特性与极简样品制备流程，还凭借 “看得见、测的准、用得巧” 的核心技术优势，成为揭示人类生殖系统微塑料暴露风险的关键工具。在一项聚焦辅助生殖技术微塑料污染的突破性研究中，该设备成功实现精子样本中微塑料的精准定位、化学成分鉴定与界面作用分析，不仅为证实微塑料对生殖健康的潜在威胁提供了直接科学依据，更以其跨场景适配能力与高效检测性能，革新了复杂生物体系中微塑料研究的技术范式。

高分辨化学成像显微镜 mIRage

研究背景

微塑料作为广泛存在的环境污染物，已在人体血液、肺部、胎盘中相继被发现。其对生殖系统的潜在毒性成为全球公共卫生领域的重点关注问题。辅助生殖技术中，塑料培养皿与手术器械的接触是否会产生微塑料并污染精子样本，此前缺乏直接实验证据。

为深入探究微塑料在人类生殖过程中的真实暴露风险，由东南大学的苏宇老师领衔，赵晓丽研究员（中国环境科学研究院）与邢宝山教授（马萨诸塞大学）作为共同通讯作者，联合多家临床医院在环境健康领域期刊 Environment & Health 上发表了题为《Microplastic Contamination of Human Sperm before In Vitro Fertilization Warrants Attention for Early Life Exposure Risks》的研究论文。

研究进展

如下图所示，该研究系统地评估了辅助生殖技术中，手术器械刮擦塑料培养皿导致微塑料释放，并污染睾丸精子样本的全过程。研究结合了实验室模拟刮擦实验和临床废弃样本分析，利用透镜无影显微镜（LSM）进行颗粒计数，并最终依靠高分辨化学成像显微镜mIRage的光学光热红外（O-PTIR）技术完成了极为关键的定性分析步骤。

光学光热红外成像

如下图所示，对临床废弃精子样本的直接化学成像是证实微塑料暴露的直接证据：研究人员将废弃精子样本过滤后，直接置于mIRage下进行高分辨化学成像。凭借其高达500纳米的空间分辨率，mIRage清晰地揭示了在精子细胞周围存在的微塑料颗粒，并同时采集到单个微粒的红外光谱。该光谱不仅显示出聚苯乙烯的明确特征峰（1494 cm⁻¹），还叠加了蛋白质酰胺键的特征吸收（1650 cm⁻¹），突破性的在真实临床样本中确凿证明了微塑料表面形成了“蛋白质冠”，凸显了其在复杂生物基质中进行精准化学成分分析与成像的强大能力。

研究核心发现

污染源明确：微塑料主要来源于手术器械（如注射器针头、玻璃片）刮擦聚苯乙烯培养皿表面。
暴露量可观：估算精子暴露剂量高达100–22,000颗粒/毫升，且大部分微塑料（41.7–81.5%）在离心后会富集于包含精子的沉淀中。
工具影响显著：使用玻璃片刮擦产生的微塑料数量最多，临床操作中优先使用注射器针头可降低污染风险。

高分辨化学成像显微镜mIRage

本研究充分展现了高分辨化学成像显微镜mIRage在复杂生物体系微塑料研究中的特殊价值。其500 nm的化学成像分辨率与简单的生物样品制样需求，让以往不可见的微观塑料污染及其与生物分子的相互作用变得清晰可见。正是凭借这一强大工具，研究人员才能获得微塑料直接污染人类精子的可靠证据，为评估其生殖毒性与早期生命健康风险提供了直接的科学依据。

mIRage的特有优势：