Ученые разработали новую методику, позволяющую отслеживать движение микропластика в организме в режиме реального времени. Технология может помочь лучше понять потенциальные риски для здоровья человека, связанные с попаданием пластиковых частиц в пищу, воду и воздух.
Работа выполнена учёными Токийского университета под руководством доцента Масакадзу Умедзава. Результаты опубликованы в научных журналах Environmental Science: Advances и Journal of Nanoparticle Research.
Микропластик как глобальная проблема
Микропластиком называют частицы пластика размером менее 5 миллиметров — от видимых фрагментов до наночастиц. Сегодня такие частицы обнаруживаются практически повсюду: в воде, почве, воздухе, продуктах питания и бытовых товарах.
По оценкам исследователей, человек может ежедневно вдыхать или проглатывать сотни микропластиковых частиц. Наибольшую обеспокоенность вызывают самые мелкие фрагменты, которые потенциально могут накапливаться в органах — например, в печени, лёгких, почках или даже в мозге.
Однако до сих пор учёным было сложно изучать, как именно микропластик ведёт себя внутри организма.
Светящиеся частицы для отслеживания
Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали флуоресцентные модели микропластика, которые светятся в так называемом втором ближнем инфракрасном диапазоне (NIR-II). Такое излучение позволяет проводить глубокую визуализацию тканей и наблюдать за частицами внутри организма.
Учёные создали наночастицы из распространённых видов пластика — полиэтилентерефталата (PET), полиэтилена (PE), полипропилена (PP) и полистирола (PS). Частицы размером от 30 до 300 нанометров были насыщены специальными красителями, позволяющими отслеживать их движение с помощью инфракрасной визуализации.
Особое внимание исследователи уделили тому, чтобы форма частиц максимально напоминала реальные фрагменты пластика. В природе микропластик образуется при разрушении крупных изделий и имеет нерегулярную, угловатую форму, в отличие от гладких сферических частиц, часто используемых в лабораторных исследованиях.
Как микропластик ведёт себя в организме
Испытания на лабораторных мышах показали, что после попадания в организм микропластиковые частицы несколько часов остаются в желудке, затем перемещаются в кишечник и выводятся естественным путём.
При этом исследователи не обнаружили флуоресцентных сигналов в других тканях организма, что указывает на очень ограниченное проникновение частиц через стенку кишечника.
Учёные также выяснили, что размер частиц влияет на время их нахождения в организме: самые мелкие фрагменты задерживаются в кишечнике дольше.
Дополнительные эксперименты показали, что микропластик может проникать в клетки в лабораторных условиях даже при относительно низких концентрациях.
Значение для оценки рисков
По прогнозам, объём пластиковых отходов в мире может увеличиться с 188 млн тонн в 2016 году до 380 млн тонн к 2040 году. В связи с этим изучение влияния микропластика на здоровье становится всё более актуальным.
Разработанная технология позволяет создавать реалистичные модели микропластика и отслеживать их взаимодействие с тканями организма. Это может помочь учёным и регуляторам точнее оценить возможные риски, связанные с хроническим воздействием микропластиков.
По словам авторов работы, методика открывает новые возможности для исследований путей попадания микропластика в организм и его долгосрочных биологических эффектов.