双酚A（BPA）是一种用于制造透明硬质塑料的化学物质。
然而，双酚A会干扰内分泌，且已被发现与多种负面健康影响有关。
双酚A聚碳酸酯接触水和热时，化学键可能断裂，双酚A会从塑料中析出并造成危害。
美国一位高分子化学家表示，研究人员在寻找塑料替代分子时，必须同时考虑环境影响和健康风险。
双酚A（BPA）是一种广泛用于制造硬质透明塑料的化学物质。它会干扰内分泌，且已被发现与多种负面健康影响有关，包括心血管疾病和糖尿病。2013年，美国政府禁止在会接触食品的婴儿用品中使用双酚A，例如奶瓶或婴儿配方奶粉包装。
当时，美国食品药品监督管理局认为，成年人接触少量双酚A是安全的。但包括欧洲食品安全局在内的其他卫生机构认为，FDA认定为安全的双酚A剂量也可能对成年人的健康造成不利影响。
2022年6月上旬，FDA表示正在重新评估成年人接触多少双酚A才算安全，并宣布将重新审视其关于双酚A使用的指导意见，该意见涉及会接触食品的塑料。
作为一名合成高分子化学家，我经常思考如何设计新的聚合物，尤其关注如何以可持续的方式进行设计。如果健康问题如此令人担忧，人们自然会想，为什么企业不直接用另一种化学物质替代双酚A。双酚A之所以成为塑料中难以替代的成分，秘密就在于导致其健康风险的同一因素——分子的化学结构。
什么是双酚A？
双酚A是一种小分子，由两个碳环构成，两端各连接着一个氧原子和一个氢原子。双酚A可以与其他碳基分子发生反应，形成长链；双酚A分子之间由短小的化学键连接起来。
全球生产的双酚A几乎全部用于制造塑料，其中大多用于一种名为聚碳酸酯的塑料。由双酚A制成的聚碳酸酯透明、极其坚固、重量轻，而且只有达到很高温度时才会开始熔化或失去结构完整性。这些特性使聚碳酸酯非常适合用于各种产品，从眼镜镜片到水瓶均有应用。
关键在于结构
在化学中，结构决定一切。不同材料具有不同特性，原因就在于它们的化学结构不同。
双酚A聚合物很坚硬，因为双酚A分子中的碳环本身就很坚硬。相比之下，聚乙烯是一种薄而柔韧的材料，用于制造塑料袋。构成聚乙烯的重复分子长链非常柔韧，因此由它制成的塑料也十分柔软。
双酚A如何从塑料中析出？
制造双酚A塑料时，几乎所有双酚A单分子都会与塑料发生化学键合。因此，食品容器或水瓶中析出的双酚A，大多是由于塑料缓慢降解所致。
双酚A聚碳酸酯接触水和热时——例如把塑料瓶放进洗碗机时——连接双酚A分子的化学键可能会在一种称为水解的过程中断裂。由于结构独特，双酚A聚碳酸酯通常比聚乙烯等塑料更容易发生水解。
水解会从化学层面分解塑料，使少量双酚A分子释放到环境中。一项研究发现，清洗聚碳酸酯瓶的过程会析出0.2至0.3毫克双酚A，进入每升水中。作为参考，这一浓度比饮用水中的钙和钠含量低数百倍。
寻找双酚A替代品
双酚A会干扰内分泌，也就是说，它会扰乱体内激素的正常功能。考虑到摄入双酚A对健康的负面影响，以及它接触水时会分解，多年来化学家一直在寻找替代品。
设计新型塑料的一大隐忧是，用另一种分子替代双酚A，未必能消除其负面健康影响。正如双酚A的化学结构决定材料的特性一样，这种结构也会引发生物学上的负面影响。像双酚A这样的内分泌干扰物，由于结构与天然激素相似，可以与内分泌受体结合并激活受体。
研究表明，结构相似的化学替代物，例如双酚F，会产生与双酚A相似的健康影响。
替换成化学结构不同的新分子也并非易事，因为这样一来，塑料就会失去双酚A聚碳酸酯所具备的理想特性。不过，一些新研究带来了希望。其中一个研究方向是通过让刚性生物基分子与二氧化碳气体发生反应来制造聚碳酸酯。
聚碳酸酯已成为现代生活中无处不在的一部分。研究人员开发新材料时，除了考虑健康风险（正如美国环境保护署对双酚A所做的那样），也必须考虑环境影响。
