德克萨斯大学埃尔帕索分校的研究人员发现，纳米塑料和PFAS化学物质显著改变了人类发育所必需的蛋白质，如母乳和肌红蛋白中的蛋白质，可能导致发育缺陷和其他健康问题。这些发现强调了迫切需要更安全的材料替代品，并为未来的环境政策提供信息。
德克萨斯大学埃尔帕索分校的研究表明，纳米塑料和永久化学物质都能改变母乳和婴儿配方奶粉中的关键蛋白质。
德克萨斯大学埃尔帕索分校的研究人员在纳米塑料和全氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)的研究方面取得了重要进展，PFAS也被称为永远的化学品。他们的研究展示了这些化合物如何改变生物分子的结构和功能。具体来说，研究小组发现这些物质可以改变人类母乳和婴儿配方奶粉中的蛋白质，这可能会导致以后的发育问题。
纳米塑料和永久化学物质是存在于整个环境中的人造化合物;最近的一系列研究表明，它们与许多负面的健康后果有关。虽然纳米塑料主要来源于大型塑料材料的降解，如水瓶和食品包装，但在炊具和衣服等各种产品中也发现了永久化学物质。
德克萨斯大学埃尔帕索分校的研究团队重点研究了这些化合物对三种对人类发育和功能至关重要的蛋白质的影响:-乳球蛋白、α -乳清蛋白和肌红蛋白。他们的发现提供了纳米塑料和PFAS对人类健康有害影响的原子水平的洞察，在美国化学会杂志和ACS应用材料与界面杂志最近的两篇文章中进行了描述。
Mahesh Narayan博士，德克萨斯大学埃尔帕索分校化学与生物化学系教授兼生物化学系主任。资料来源:德克萨斯大学埃尔帕索分校
“通过了解纳米塑料和永久化学物质如何破坏细胞功能的分子机制，科学家可以开发出更安全的替代品，”教授Mahesh Narayan博士说，他是皇家化学学会的研究员，也是德克萨斯大学埃尔帕索分校化学和生物化学系的生物化学系主任，他监督了这两项研究。“从这项研究中获得的见解具有深远的意义。”
纳拉扬说，最重要的是，他们的研究揭示了纳米塑料和PFAS完全“溶解”了被称为α螺旋的蛋白质区域，将它们转化为称为β薄片的结构。
纳拉扬说:“我们没有预料到它们都会对阿尔法螺旋产生类似的影响。”“这完全是巧合。”研究小组观察到，这种改变也发生在淀粉样蛋白中，如果合成化学物质到达大脑，就会导致神经变性和神经毒性。
研究的其他主要发现如下。
牛奶蛋白:β -乳球蛋白(BLG)
BLG是一种在羊奶和牛奶中发现的蛋白质，通常被用作婴儿配方奶粉的成分。这种蛋白质与视黄醇(维生素A)和脂肪酸结合，对婴儿的视力和大脑发育至关重要。
研究小组发现，接触纳米塑料和PFAS后，BLG与视黄醇和脂肪酸的结合效率会降低。研究小组称，化学与生物化学系副教授Lela Vukovic博士模拟的这种减少可能会导致新生儿出现重大的发育问题。
此外，研究小组首次观察到PFAS与牛奶蛋白结合，将其转变为这些化合物的载体。
研究团队包括(上一排，左至右):Mahesh Narayan博士，德克萨斯大学埃尔帕索分校化学与生物化学系教授兼生物化学系主任;Randhal Ramirez Orozco，计算科学博士生;索菲亚·博雷戈，生物医学专业大二学生;Samantha Arce，生物医学专业大二学生;黛西·威尔逊，环境科学与工程博士生;(下一排，左至右)Ummy Habiba Sweety，环境科学与工程博士生;以及化学与生物化学系的博士生Jyotish Kumar。化学与生物化学系副教授Lela Vukovic博士也参与了这项研究。资料来源:德克萨斯大学埃尔帕索分校
人类母乳:α -乳清蛋白
α -乳清蛋白存在于人类母乳中，参与乳糖合成，并被婴儿摄入以帮助满足营养需求。德克萨斯大学埃尔帕索分校的研究人员发现，纳米塑料和PFAS会破坏α -乳清蛋白的结构，从而潜在地影响乳糖的形成。研究小组说，这种破坏会导致新生儿的下游发育缺陷，比如免疫力低下和矿物质吸收减少。
氧储存:肌红蛋白
肌红蛋白存在于大多数哺乳动物的血液和肌肉组织中，对储存氧气至关重要。德克萨斯大学埃尔帕索分校的研究小组发现，纳米塑料和PFAS损害了肌红蛋白的功能，破坏了其储存氧气的能力。这种破坏可能会导致呼吸困难和贫血等健康问题。
该小组的其他实验表明，接触纳米塑料会损害蠕虫的运动能力，其影响与百草枯(一种被认为与引起帕金森病有关的除草剂)相当。
“这项工作有可能对公共卫生和环境政策产生重大影响，突出了科学研究在应对全球挑战方面的重要作用，”理学院院长罗伯特·基尔肯博士说。“我为Narayan博士、Vukovic博士和他们的团队所进行的开创性研究感到自豪。他们在理解这些人造材料如何破坏生物分子功能方面的创新方法是德克萨斯大学埃尔帕索分校研究人员定期进行的变革性工作的一个主要例子。”
Narayan和他的研究小组计划继续他们的研究，并调查其他塑料和PFAS化合物的影响。
参考文献:Anju Yadav, Lela vukoviki和Mahesh Narayan在2024年4月24日的《美国化学学会杂志》上发表的“PFOA如何降低α-螺旋度，损害底物结合并在模型球状蛋白中产生结合袋的原子和分子见解”。DOI: 10.1021 / jacs.4c02934
“纳米塑料与生物系统之间的界面相互作用:对塑料驱动的生物失衡的原子和分子理解”，由Afroz Karim, Anju Yadav, Ummy Habiba Sweety, Jyotish Kumar, Sofia A. Delgado, Jose A. Hernandez, Jason C. White, Lela Vukovic和Mahesh Narayan, 2024年5月9日，ACS应用材料与界面。DOI: 10.1021 / acsami.4c03008
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