Czym jest nanoplastik?

Nanoplastik definiowany jest jako cząsteczki plastiku mniejsze niż 100 nm, występujące głównie w postaci odpadu [3]. Tak niewielkie rozmiary znacznie utrudniają zdefiniowanie skali tego zanieczyszczenia, a także jego wpływu na organizmy żywe. Nie wiadomo, czy i jak duże znaczenie ma nanoplastik w kontekście prawidłowego funkcjonowania człowieka oraz jakie długofalowe skutki za sobą niesie. Odpowiedzi na te pytania są bardzo istotne, ponieważ dadzą nam nie tylko szerszy obraz zagrożenia, z którym się mierzymy, ale również pozwolą na opracowanie sposobów na skuteczną ocenę ryzyka, jakie stanowi nanoplastik. 

Nanoplastik powstaje poprzez degradację plastiku, która może postępować na różnorakie sposoby [4]. Wyróżnia się m.in.: degradację na skutek oddziaływania środowiska morskiego, hydrolizę, fotodegradację, biodegradację oraz degradację termiczną. Czynniki te powodują rozpad plastiku do mikroplastiku, a ostatecznie – nanoplastiku (Rys. 1). 

Rys. 1. Schemat rozpadu plastiku

Taka zmiana struktury implikuje modyfikację właściwości mechanicznych, fizycznych i chemicznych plastiku [5]. Odpady z tworzyw sztucznych trafiające do mórz i oceanów poddane są działaniu słonej wody, nasłonecznieniu czy ruchom fal morskich. Oprócz powyższego środowisko wodne umożliwia hydrolizę plastiku [4]. Gdy głównym czynnikiem powodującym degradację jest nasłonecznienie, a dokładniej promieniowanie UV, wówczas mówimy o fotodegradacji. W procesie biodegradacji biorą udział bakterie, które wydzielają na zewnątrz komórki enzymy zdolne do degradacji plastiku. Natomiast degradacja termiczna plastiku jest jedynym z przedstawionych tutaj mechanizmów, który nie występuje w naturze samoistnie. Jest to efekt działalności człowieka i następuje na skutek oddziaływania wysokiej temperatury w procesie spalania. Proces ten powoduje nie tylko powstanie cząsteczek nanoplastiku, ale również uwalnianie do atmosfery szkodliwych gazów cieplarnianych [6].

Zagrożenia wynikające z obecności w środowisku naturalnym nanoplastiku

Toksyczność nanoplastiku wciąż jest intensywnie badana, ale już teraz wiadomo, że nie jest on obojętny dla organizmów żywych. Wykazano, że cząsteczki nanoplastiku przenoszone są na wyższe poziomy w łańcuchu pokarmowym poprzez akumulację, najpierw w tkankach zooplanktonu, następnie ryb, ptaków morskich i ostatecznie – identyfikujemy je też w tkankach człowieka [7]. Ponadto nanocząstki mają zdolność do adsorpcji cząsteczek chemicznych z wody, w tym metali ciężkich i ich akumulacji w organizmach żywych [8]. Cząsteczki nanoplastiku, ze względu na swoje niewielkie rozmiary, są zdolne do przenikania błon komórkowych i w konsekwencji – rozprzestrzeniania się w organizmie [8]. Dowiedziono również, że mogą przenikać silnie selekcyjną barierę krew-mózg, która zapobiega przedostaniu się neurotoksyn do tkanek mózgu [1]. Po dostaniu się do organizmu wokół cząsteczki nanoplastiku może utworzyć się korona białkowa. Struktura ta to nic innego, jak cząsteczka nanoplastiku otoczona białkami pochodzącymi ze środowiska, w którym dana cząsteczka się znajduje [1]. Ta białkowa powłoka może drastycznie zmienić właściwości powierzchniowe nanoplastiku, a także spowodować utratę lub zmianę funkcjonalności białek tworzących ją. Skład korony białkowej determinuje los nanoplastiku, dlatego może ona zarówno zwiększać, jak i zmniejszać toksyczność nanoplastiku.

Nanoplastiki budzą nowe obawy, ponieważ nie ma jasności co do rzeczywistej wielkości zanieczyszczenia nanodrobinami plastiku, a w literaturze naukowej brakuje wystarczających danych, aby przeprowadzić właściwą ocenę ich ryzyka. Pomimo tego, że na przestrzeni ostatnich lat powstała znaczna ilość prac poruszających tę tematykę, to na oszacowanie ilości nanoplastiku znajdującej się w środowisku i zrozumienie, w jaki sposób oddziałuje on z białkami oraz innymi strukturami w obrębie organizmu, będziemy musieli poczekać.

Autorki: Izabela Fryca, Karolina Jagiełło, QSAR Lab