Mikrojelito pozwala na ocenę wpływu mikroplastików na ludzkie zdrowie
Nanoplastiki i mikroplastiki to pozostałości po rozkładzie i dezintegracji większych produktów wykonanych z tworzyw sztucznych. Tego rodzaju mikrodrobiny plastiku charakteryzują się średnicą wynoszącą poniżej pięciu milimetrów, natomiast w przypadku fragmentów o średnicy poniżej jednego mikrometra mówimy o nanodrobinach. Co gorsza, nie ma obecnie miejsc, w których te substancje nie występują – znajdziemy je w oceanach, morzach, rzekach i jeziorach, ale także w glebie, atmosferze, a nawet w łańcuchu pokarmowym. „Obecnie trwa debata na temat konkretnych liczb oraz stężeń, które różnią się w zależności od lokalizacji. Jedno jest pewne – ze względu na fakt, że wciąż używamy tworzyw sztucznych, ich ilość ciągle wzrasta”, wyjaśnia Bastien Venzac, pracownik naukowy projektu MIGMIPS, sfinansowanego ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”. Pomimo rosnących obaw dotyczących wpływu tych drobin na nasze zdrowie, nadal wiemy bardzo niewiele na temat ich toksyczności. „Po pierwsze, musimy wiedzieć, które rodzaje mikro- i nanoplastików są w stanie przeniknąć przez główne bariery obronne ludzkiego ciała w płucach, jelitach oraz na skórze”, wyjaśnia Venzac, pracownik naukowy francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych, które było gospodarzem projektu. Projekt MIGMIPS powstał w celu opracowania metody określania średnicy, składu i kształtu mikro- i nanoplastików, które są w stanie przedostać się przez nabłonek pokrywający jelita. W przygotowywanej obecnie publikacji badacze opisują, w jaki sposób wykonali i opracowali model będący odpowiednikiem tego nabłonka, by skutecznie przeprowadzić badania.
Precyzyjne rozwiązanie inżynieryjne
Konwencjonalne badania przepuszczalności bariery jelitowej lub nabłonka wymagają hodowania jego tkanek in vitro na porowatej błonie, a następnie testowanie, jakie cząsteczki są w stanie przedostać się na drugą stronę. „Większość dostępnych błon nie była projektowana z myślą o mikro- i nanodrobinach plastików – ich pory są zbyt małe, w związku z czym nie ma możliwości wykorzystania ich do takich badań. Dodatkowym problemem jest fakt, że nabłonek hodowany in vitro mocno różni się od naturalnego”, dodaje Venzac. Zespół projektu MIGMIPS wykorzystał technologię druku 3D o wysokiej rozdzielczości do opracowania wysoce porowatej błony, która pozwoliła na wyhodowanie nabłonka lepiej odzwierciedlającego naturalny nabłonek jelitowy, włącznie z jego pofałdowaniem. „Pierwotnie planowaliśmy wydrukować naszą strukturę z porowatego hydrożelu, od razu uwzględniając wymagany kształt, co pozwoliłoby na osiągnięcie rozdzielczości około 20-50 mikrometrów. Zdaliśmy sobie jednak sprawę, że hydrożel nie będzie wystarczająco wytrzymały i nie utrzyma nabłonka, a dodatkowo znów będziemy musieli rozwiązać problem zbyt małych porów. Z tego powodu postawiliśmy na nieporowatą żywicę akrylową, z której wydrukowaliśmy strukturę przypominającą siatkę z rozdzielczością wynoszącą około 500 nanometrów, co pozwoliło nam na kontrolowanie średnic porów podczas ich drukowania”, wyjaśnia Venzac. Zespół bada obecnie, w jaki sposób konstrukcja membrany przywodząca na myśl sieć rybacką wpływa na rozwój i funkcjonowanie nabłonka. Dotychczas dzięki dostosowywaniu rozmiarów porów siatki oraz średnic włókien (od 500 nanometrów do zaledwie dwóch mikrometrów), zespołowi udało się odkryć wartość graniczną wielkości porów wynoszącą około sześciu mikrometrów. Jeśli pory są większe, komórki przechodzą przez nie i nie są w stanie zbudować szczelnego nabłonka.
Pomiary postawą skutecznych badań
Sprawozdanie Światowej Organizacji Zdrowia dotyczące potencjalnego wpływu narażenia na mikro- i nanoplastiki na zdrowie ludzi wskazuje, że stężenie mikroplastiku w wodzie pitnej wynosi ponad 100 cząstek na litr, ponadto codziennie wdychamy około 3 000 jego cząsteczek dziennie. Pomimo braku stosownych danych eksperci szacują, że przeciętna osoba dorosła spożywa około 0,6 mikrograma mikroplastiku dziennie z pożywieniem. „Choć sprawozdanie WHO nie wskazuje, że mikrodrobiny plastiku stanowią dla nas szczególne zagrożenie, nie oznacza to, że takie zagrożenia nie istnieją – po prostu nie dysponujemy dotychczas odpowiednimi danymi”, zauważa Venzac. Modele opracowane w ramach projektu MIGMIPS oferują badaczom narzędzie pozwalające na możliwość przedostawania się drobin mikro- i nanoplastików do ludzkiego ciała, dzięki czemu mogą ocenić realne zagrożenie. W nadchodzących latach nowe odkrycia mogą okazać się niezwykle cenne z punktu widzenia decydentów i procesów legislacyjnych dotyczących walki z zanieczyszczeniami tworzywami sztucznymi i mikrodrobinami plastiku. W tym celu w przyszłym roku zespół rozpocznie badania ukierunkowane na ustalenie, czy mikro- i nanodrobiny plastiku są w stanie przedostawać się do organizmu przez barierę jelitową.
Słowa kluczowe
MIGMIPS, jelita, mikroplastik, nanoplastik, nabłonek, błona, membrana, druk 3D, toksyczność, zdrowie