Una tecnologia intestinale micrometrica per valutare il rischio posto dalla microplastiche alla salute umana
Le nanoplastiche e le microplastiche (NMP, nanoplastics and microplastics) sono detriti derivanti dalla degradazione di prodotti a base di plastica più grandi. Mentre le dimensioni delle microplastiche sono in genere inferiori ai cinque millimetri, quelle delle nanoplastiche non raggiungono il micrometro. Le NMP si trovano ormai ovunque: negli oceani, nei mari, nei fiumi e nei laghi, ma anche nel suolo, nell’atmosfera e persino nella catena alimentare. «Le quantità esatte, che variano a seconda del luogo, sono tuttora oggetto di dibattito, ma se continuiamo a usare la plastica la quantità complessiva non potrà far altro che aumentare», afferma Bastien Venzac, ricercatore del progetto MIGMIPS, che è stato finanziato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie. Nonostante la crescente preoccupazione per l’impatto delle NMP sulla salute umana, le conoscenze sulla loro tossicità sono ancora molto lacunose. «Innanzitutto dobbiamo sapere quali tipi di NMP sono in grado di attraversare le principali barriere difensive del corpo umano, ovvero i polmoni, l’intestino e la cute», spiega Venzac, che lavora presso il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica, l’istituto che ha ospitato il progetto. MIGMIPS è stato istituito al fine di sviluppare un metodo per determinare il diametro, la composizione e la forma con cui le NMP sono in grado di passare attraverso l’epitelio intestinale. Una pubblicazione attualmente in fase di sviluppo illustra come è avvenuta la produzione del modello concepito per imitare tale epitelio allo scopo di raggiungere questa finalità.
Una soluzione ingegneristica più accurata
La tecnica utilizzata convenzionalmente per verificare la permeabilità della barriera o epitelio intestinale consiste nel coltivarla in vitro su una membrana porosa per poi testare quali particelle sono in grado di attraversarne la struttura. «La maggior parte delle membrane disponibili non sono tuttavia state progettate per le NMP, caratterizzate da pori troppo piccoli per il loro passaggio. Inoltre, gli epiteli coltivati sono ancora molto diversi da quelli reali», aggiunge Venzac. MIGMIPS ha utilizzato la stampa 3D ad alta risoluzione per creare una membrana altamente porosa su cui coltivare un epitelio intestinale più accurato, in grado persino di incorporare la sua forma ripiegata. «Inizialmente avevamo in programma di stampare in 3D un idrogel poroso direttamente nella forma desiderata, con una risoluzione di circa 20-50 micrometri. Tuttavia, ci siamo resi conto che a causa delle dimensioni troppo contenute dei suoi pori non sarebbe stato abbastanza robusto da sostenere l’epitelio. Abbiamo pertanto deciso di utilizzare una resina acrilica non porosa e di stampare una struttura a rete con una risoluzione di circa 500 nanometri, in modo da poter controllare le dimensioni dei pori durante il processo di stampa», spiega Venzac. Il team sta attualmente analizzando le modalità attraverso cui la struttura a rete della membrana influenza lo sviluppo e il funzionamento dell’epitelio. Finora, variando le dimensioni dei pori della rete e il diametro delle fibre (da 500 nanometri a due micrometri), Venzac ha rilevato una soglia di dimensione dei pori di circa sei micrometri. Se la dimensione dei pori è superiore a questo valore, le cellule passano attraverso e non riescono di conseguenza a costruire un epitelio compatto.
Misurare per riuscire a contrastare
Un rapporto dell’Organizzazione mondale della sanità sul potenziale impatto dell’esposizione alle NMP sulla salute umana suggerisce che la concentrazione di microplastiche nell’acqua potabile sia superiore alle 100 particelle per litro, mentre gli esseri umani inalerebbero all’incirca 3 000 microplastiche al giorno. Nonostante la mancanza di dati, si stima che gli adulti ingeriscano quotidianamente più o meno 0,6 microgrammi di microplastiche attraverso l’alimentazione. «Il rapporto dell’OMS non ha evidenziato rischi particolarmente elevati dovuti all’assunzione di microplastiche non a causa della loro inesistenza, ma in quanto non abbiamo tuttora a disposizione dati a tal riguardo», osserva Venzac. I modelli di MIGMIPS offrono ai ricercatori sanitari uno strumento con cui valutare la capacità delle NMP di entrare nel corpo umano, provocando potenzialmente effetti dannosi. Negli anni a venire ciò potrebbe rivelarsi prezioso anche per i politici, impegnati a elaborare normative volte a gestire il problema dell’inquinamento da plastica e la minaccia delle microplastiche. A tal fine, nel 2024 il team inizierà a testare le potenzialità di cui sono dotate le NMP per passare attraverso la barriera intestinale.
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