塑料产品在全球范围内无处不在，但其回收难、降解缓慢会导致塑料垃圾在环境中积累。随着时间的推移，这些废物逐渐分解成微塑料（<5mm）和纳米塑料（<1μm），成为陆地、大气和水生系统中普遍存在的污染物。令人担忧的是，微塑料和纳米塑料（MNP）可以通过摄入和呼吸进入人体，存在于血液、子宫、肝脏甚至胎盘中。动物研究表明，MNP可穿透生理屏障，经呼吸道或消化道吸收后在各个器官中积累，导致肝毒性、肺毒性、生殖毒性和神经毒性等损伤。    

先前的研究表明，MNP在心脏组织中积累并可能引起心脏毒性，但仍未能对MNP诱导的心脏损伤有全面认知：（1）当前研究严重依赖传统的毒理学平台，如模式生物（如斑马鱼和小鼠）和永生化心肌细胞系，但物种特异性差异和基本心肌信息的丢失，以及动物和2D细胞模型中细胞间通讯的缺失，影响了研究的可靠性。（2）大多数研究通常采用单次持续暴露，在研究对象、暴露方法和MNP类型方面差异较大，限制了横向研究比较和对MNP诱导的短期和长期心脏毒性作用的评估。（3）目前，主要基于健康模型评估MNP诱导的心脏损伤风险，但对这些颗粒如何影响心脏疾病状态知之甚少。事实上，在病理条件下功能完整性的丧失和代偿能力受损可能会增加MNP暴露风险，有研究表明聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）可以加速异丙肾上腺素诱导的心脏病发展，凸显了关注潜在心脏病患者对MNP易感性的需求。

为了解决传统2D细胞培养和模式生物在复制人类生理和病理状态方面的局限性，将类器官与器官芯片（OoC）技术相结合的芯片类器官提供了一种有效方法。类器官是体外3D细胞培养物，从人类干细胞或组织特异性前体细胞分化而来。由于能够概括复杂的细胞异质性和空间结构，类器官模型逐渐应用于环境污染物毒性评估。人诱导多能干细胞（iPSC）衍生的心脏类器官（CO）由心脏中的多种细胞类型（如心肌、内皮细胞和成纤维细胞）组成，极大地促进了依赖于多细胞相互作用的复杂心脏病理生理学研究。此外，CO在体外表现出持续的收缩功能，能够连续监测MNP诱导的慢性心脏损伤。基于CO的疾病模型（如心肌梗死（MI）和缺血再灌注（IR））在模拟体内心脏损伤方面显示出巨大潜力，为研究病理条件下MNP诱导的心脏损伤提供了一个强大的平台。相比之下，OoC技术能够创建微生理环境，通过组织工程和微流体技术实现对组织界面和流体剪切力的精确控制。与静态培养相比，OoC中的机械负荷极大地促进了心肌和类器官成熟。此外，由于MNP聚集引起的重力沉降，MNP在体外的静态暴露存在争议，而微流体装置可以有效进行细胞摄取。总得来说，COS和OoC技术在开发心脏类器官芯片（COoC）方面存在互补优势。

该研究初步构建了COoC并验证了其用于心脏毒性评估的可靠性。随后，对短期和长期PS-NP暴露后的心脏损伤进行动态观察，整合转录组测序结果。最后，构建心肌梗死模型并结合低剂量PS-NP暴露，探讨处于病理状态的个体敏感性。