脑组织中的微纳塑料是怎么测出来的？非接触亚微米红外拉曼显微技术提供关键数据，成果登 Nature Health！
发布日期：2026-08-21
微塑料与纳米塑料（MNPs）作为全球关注的新型污染物，其能否穿透血脑屏障进入人脑组织、在脑组织中如何分布以及是否与脑部疾病相关，长期以来缺乏直接的原位分析证据。近期，发表于 Nature Health 的研究对191份人脑组织样本进行了系统分析，包括脑肿瘤组织、瘤周组织以及健康脑组织，证实了脑组织中广泛存在微塑料和纳米塑料，且脑肿瘤周围组织中微塑料丰度更高。
在该研究中，基于光学光热红外技术O-PTIR的非接触亚微米分辨红外-拉曼-荧光显微联用系统mIRage，突破性的在脑组织切片上实现了微塑料颗粒的原位、高空间分辨率鉴定，推断了成功确认聚苯乙烯（PS）与聚酰胺（PA）颗粒的存在可能性及其精确尺寸，为揭示微塑料进入脑组织的途径与机制提供了直接的显微证据。这一成果不仅填补了脑组织微塑料原位分析技术的空白，也充分展示了O-PTIR技术在环境科学、生命科学等交叉学科研究中的重要价值。
脑组织微塑料研究面临的挑战
脑组织成分复杂，蛋白质、脂质等生物大分子的红外信号丰富，而微塑料颗粒通常尺寸小、数量少，其特征信号极易被组织背景淹没。传统热裂解GC/MS虽然能够实现定量分析，但无法获得颗粒空间位置信息；常规激光红外或其他傅里叶变换红外光谱能够进行较大颗粒筛查，但空间分辨率有限，难以确认组织切片中单个可疑颗粒的真实组成。因此，脑组织微塑料研究迫切需要一种能够在未经染色的组织切片上，同时实现高空间分辨率、无需染色、原位化学鉴定的新技术。
mIRage（O-PTIR）实现脑组织中微塑料的原位精准鉴定
针对上述技术瓶颈，研究人员采用mIRage（O-PTIR）对脑肿瘤冰冻切片中的两个疑似微塑料颗粒进行了原位红外光谱分析。系统获得的红外光谱经自动谱库匹配，怀疑其中一个颗粒为聚苯乙烯（PS），尺寸约16.7 × 19.3 μm；另一个颗粒为聚酰胺（PA）尺寸约为28.7×21.0 μm。与相邻脑组织背景采集的光谱相比，颗粒表现出典型聚合物特征峰，而背景组织未出现相同特征峰，从而排除了组织本身造成的干扰，证明这些颗粒可能属于外源微塑料。
上图g–o完整呈现了 "可疑颗粒定位—O-PTIR成像—红外光谱采集—数据库匹配—聚合物确认" 的全流程分析，不仅实现了微塑料在脑组织中的原位化学鉴定，更将空间位置、形貌信息与化学组成紧密结合，为研究微塑料在脑组织中的分布及潜在迁移路径提供了直接证据。这一结果有效弥补了传统分析技术无法兼顾空间定位与化学鉴定的不足，使研究者能够在组织微环境中准确识别微塑料颗粒，进一步支撑了论文关于脑组织中普遍存在微塑料、并可能与血脑屏障破坏及肿瘤微环境相关的重要结论。
mIRage（O-PTIR）技术优势
亚微米空间分辨率，可直接分析组织切片中的微小颗粒，实现传统FT-IR难以达到的空间分辨能力。
无需接触样品、无需ATR压头，完整保持脑组织等珍贵生物样品原始形貌。
原位红外化学鉴定，无需将颗粒从组织中分离即可完成聚合物类型确认。
可见光精准定位结合红外分析，快速锁定疑似颗粒，提高分析效率。
自动谱库匹配，快速识别PS、PA、PET、PE等多种常见微塑料材料。
兼具形貌、位置与化学信息，实现微塑料"在哪里、是什么、大小多少"的一体化分析。
支持红外与拉曼联用，充分发挥O-PTIR双模态优势，为复杂生物样品和环境样品提供更加全面的材料表征能力。
特别适用于组织切片、细胞、生物医学及环境微塑料研究，是生命科学领域微塑料原位分析的重要技术平台。
非接触式亚微米分辨光热红外-拉曼-荧光显微光谱联用系统
研究意义与应用价值
本研究结合多种前沿分析技术，系统证实了人脑组织中微塑料和纳米塑料存在的可能性，并揭示了其与脑肿瘤微环境及血脑屏障功能异常之间可能存在的重要关联，为环境污染物对人体健康影响研究提供了关键科学依据。
作为论文中实现原位化学鉴定的核心技术之一，mIRage（O-PTIR）成功突破了传统微塑料分析在空间分辨率、组织背景干扰及原位检测能力方面的技术瓶颈，实现了组织切片中微米级颗粒的精准定位、化学组成确认及谱图匹配，为研究者提供了"看得见、测得准、定得清"的一体化解决方案。
随着生物医学、环境科学及毒理学领域对微塑料研究的不断深入，O-PTIR凭借其无损、非接触、高空间分辨率及红外-拉曼联用等特有优势，已成为组织微塑料原位分析的重要技术平台，为探索微塑料的人体暴露、迁移途径及健康风险提供了重要的技术支撑，也将持续推动生命科学和环境健康研究迈向更高水平。
参考文献：
[1] Runting Li, Fa Lin, et al. Microplastics and nanoplastics in human brain tissues: Associations with brain tumors and blood–brain barrier dysfunction[J]. Nature Health 1, pages633–646 (2026). https://doi.org/10.1038/s44360-026-00091-4
mIRage 多领域表征方案
1. 环境微塑料
微塑料颗粒（~600 nm）的O-PTIR光谱及成像分析
(引自Microscopy Today, 2022, 17, 3, 76-85)
2. 高分子材料
1210 cm-1处采集的PP/PTFE的O-PTIR光谱和显微图像
(引自Materials & Design, 211 (2021), 17, 110157)
3. 半导体
薄膜晶体管显示器中污染物的O-PTIR分析
器件表面缺陷的红外和拉曼光谱同步（同时间、同位置）分析
(引自Microscopy Today, 2020, 28, 3, 26-36)
4. 地球化学
无损石油包裹体测试
（引自Analytical chemistry：Molecular Fractionation of Ancient Organic Compounds in Deeply Buried Halite Crystals，doi.org/10.1021/acs.analchem.4c02956）
5. 生命科学
脑组织的明场显微图像、O-PTIR光谱及成像分析
6. 文物鉴定
柯罗19世纪绘画作品中锌皂异质性的O-PTIR显微光谱及成像分析
(引自Anal. Chem. 2022, 94, 7, 3103–3110)
样机体验：
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