Chemische stoffen kunnen meeliften op nanoplastics om de huid binnen te dringen

Plastic is alomtegenwoordig in de moderne wereld, en het is berucht dat het lang duurt voordat het volledig is afgebroken in het milieu – als dat al ooit gebeurt.

Maar zelfs zonder volledig af te breken, kan plastic kleine deeltjes afgeven – nanoplastics genoemd vanwege hun extreem kleine formaat – waar wetenschappers nu pas rekening mee beginnen te houden in langetermijngezondheidsstudies.

Een van die wetenschappers is Dr. Wei Xu, universitair hoofddocent aan de afdeling Veterinaire Fysiologie en Farmacologie van het Texas A&M College of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences. Xu’s huidige werk is gericht op wat er gebeurt als nanoplastics interageren met zeewater, waarbij ze een aantal nieuwsgierige lifters kunnen oppikken in de vorm van chemicaliën en organische componenten.

“Wanneer deeltjes in het milieu terechtkomen, kunnen ze interageren met veel verschillende materialen die hun oppervlak wijzigen, waaronder mogelijk eiwitten, chemicaliën en gifstoffen”, zei Xu. “De meeste mensen maken zich zorgen over wat er gebeurt als je per ongeluk nanoplastics binnenkrijgt, maar ons werk onderzoekt hoe ze via de huid in het lichaam terecht kunnen komen en wat ze met zich meebrengen.”

Zoals zij hebben aangetoond in de Tijdschrift voor gevaarlijke materialenhebben Xu en zijn team ontdekt dat nanoplastics met milieucoatings op microscopisch niveau langs enkele verdedigingsmechanismen van de huid kunnen sluipen.

“We ontdekten dat deeltjes met de milieucoating zich ophoopten in bepaalde gebieden in de cel en succesvol leken in het omzeilen van het ‘afvalverwerkingssysteem’, dat zou kunnen proberen ze te doden of te verdrijven,” zei Xu. “Het is alsof ze camouflage dragen waardoor ze langer in de cel kunnen blijven.”

Terwijl de gezondheidsgevolgen van nanoplastics in het lichaam op de lange termijn nog steeds worden bestudeerd, benadrukt Xu’s onderzoek het belang van de huid als doelwit voor nanoplastics en het vermogen van de omgeving om deeltjes te veranderen voordat ze door het lichaam worden opgenomen.

“Hoewel de nanoplastics zelf een probleem voor de gezondheid zijn, willen we ook deze milieucoatings beter begrijpen en wat deze kunnen doen als ze eenmaal in het lichaam zijn terechtgekomen”, zegt Xu.

Kleine kralen, grote ontdekkingen

Om te begrijpen hoe nanoplastics die door het milieu worden beïnvloed de huid binnendringen, creëerden Xu en zijn team hun eigen nanoplastic kralen aangevuld met oceaanwater.

“Er zijn leveranciers die nanoplasticdeeltjes produceren voor wetenschappelijk onderzoek, maar deze deeltjes zijn nog nooit in het milieu geweest”, zei Xu. “Dus voordat we de toxiciteitsbeoordeling uitvoerden, gebruikten we water dat uit de oceaan voor de kust van Corpus Christi was verzameld.”

Nadat Xu en zijn team de deeltjes een tot twee weken hadden laten interageren met het zeewater, konden ze de omgevingscoatings van de deeltjes analyseren om te zien wat voor soort veranderingen er plaatsvonden. Vervolgens testten ze hoe de deeltjes hun weg vinden in gekweekte huidcellen.

“We hadden eerder onderzoek gedaan met gewone nanoplastic kralen die lieten zien hoe ze een reactie van huidcellen veroorzaken,” zei Xu. “Het was veelbetekenend om te zien hoe de kralen met milieucoatings de aanval door het immuunsysteem beter konden vermijden.”

Een complex probleem aanpakken

Xu’s onderzoek naar de huid- en milieueffecten van deeltjes helpt wetenschappers begrijpen dat enkele van de lastigste problemen in de toxicologie zelfs nog complexer zijn dan ze zich eerder hadden gerealiseerd.

“In ons onderzoek moesten we ons concentreren op een specifiek type milieucoating, dus keken we naar eiwitten”, zei Xu. “Maar hoe zit het met die van algenbloei of andere gifstoffen? Wat gebeurt er als er overstromingen zijn en water zich vermengt met andere verontreinigende stoffen? We hebben nog niet de kans gehad om te onderzoeken hoe deze dingen elkaar kruisen.”

Zelfs als onderzoekers oplossingen vinden om de absorptie van nanoplastics met bepaalde soorten milieucoatings te voorkomen, is er geen garantie dat deze zullen blijven werken.

“Wat als de omgeving binnen tien of twintig jaar totaal veranderd is en er verschillende coatings op de deeltjes zitten? Misschien moeten we nieuwe strategieën blijven bedenken om ze onder controle te houden,” zei Xu.

De eerste stap is volgens Xu dat er een betere standaardisatie komt voor onderzoek naar nanoplasticdeeltjes, waarvan hij hoopt dat zijn onderzoek dit zal helpen bevorderen.

“Ik heb studenten naar publicaties over hetzelfde deeltje laten kijken en verschillende resultaten gevonden, omdat andere onderzoekers niet verplicht zijn om milieucoatings in overweging te nemen,” zei hij. “We hebben een betere consistentie nodig voor de lange termijn.”

Een andere stap is het volledig analyseren van alle coatingtypen die Xu en zijn team hebben gevonden in hun onderzoek naar zeewater.

“Er zijn al mensen geweest die ons vroegen naar andere soorten coatings dan eiwitten”, zei hij. “Het zal een hoop werk zijn, maar het is van cruciaal belang als we de volledige omvang van het probleem willen begrijpen.”