Sitne plastične čestice u dodiru s vodom mogu spontano stvarati vrlo reaktivne molekule koje oštećuju bjelančevine i stanice. Nova studija pokazuje da mikroplastika nije samo pasivan komadić materijala: na granici između njezine površine i vode nastaju kemijski uvjeti koji potiču stvaranje hidroksilnih radikala.
Tim sa Sveučilišta Columbia i Kalifornijskog sveučilišta u Berkeleyju u radu objavljenom 14. listopada u časopisu Nature opisuje pokuse s više vrsta široko korištene plastike. Kemijska mjerenja povezao je s računalnim simulacijama i laboratorijskim ispitivanjima bjelančevina te mišjih crvenih krvnih stanica.
Zašto sitne čestice nisu isto što i velik komad plastike
Plastika se često koristi upravo zato što je postojana i u mnogim uobičajenim uvjetima slabo reagira s okolinom. No usitnjavanjem nastaje sve veća ukupna površina u odnosu na količinu materijala. Mnogo više plastike tada dolazi u izravan dodir s vodom i tvarima otopljenima u njoj.
Istraživači su isprva pratili što se događa s bojilom metiloranžom kada se u njegovu vodenu otopinu dodaju čestice polistirena. Tijekom deset dana bojilo se razgradilo gotovo 90 posto. U otopini bez plastike ostalo je stabilno, a usporediva razgradnja nije zabilježena ni kada je plastika bila u drugim ispitanim otapalima.
To je upućivalo na to da voda sudjeluje u reakciji. Spektroskopijom i fluorescentnim mjerenjima tim je zatim potvrdio nastanak radikala. Signal je bio najizraženiji uz samu površinu plastičnih čestica.
Hidroksilni radikal vrlo je reaktivna čestica koja lako reagira s drugim molekulama. Pripada širem skupu reaktivnih kisikovih vrsta, poznatih pod kraticom ROS. Njihovo stvaranje može promijeniti kemijsku strukturu tvari s kojima dođu u dodir.
Površina plastike mijenja ponašanje vode
Jača aktivnost zabilježena je na hidrofobnijim površinama, odnosno onima koje slabije privlače vodu. Uz takvu površinu mijenja se raspored molekula vode i električnih naboja. Te promjene olakšavaju reakcije koje su u vodi udaljenoj od površine manje povoljne.
Računalni izračuni pokazuju da hidroksidni ioni blizu hidrofobne površine mogu lakše izgubiti elektron i prijeći u hidroksilne radikale. U tome sudjeluju i nepotpuna okruženost iona molekulama vode i električno polje na granici dvaju materijala.
Ispitane vrste plastike nisu se ponašale jednako. Polipropilen i polietilen pokazali su izraženije učinke od nekih drugih polimera. Aktivnost je ovisila i o površinskoj kemiji te okolišu, pa se rezultat ne može svesti na tvrdnju da svaka plastična čestica jednako reagira u svim uvjetima.
Kada su površinu čestica prekrili tvari koja mijenja njihov dodir s vodom, stvaranje radikala znatno se smanjilo. Takva kontrola pomogla je odvojiti učinak površine od drugih mogućih uzroka reakcije.
Promjene proteina i oštećenje krvnih stanica
Tim je potom ispitao kako se na površini mikroplastike ponaša lizozim, bjelančevina koja se koristi kao model u takvim pokusima. Na česticama polistirena bilježili su postupno stvaranje nakupina proteina. Taj je učinak bio znatno slabiji kada su dodali tvar koja uklanja radikale ili promijenili svojstva površine čestica.
U zasebnom pokusu mišje crvene krvne stanice nakon dodira s mikroplastikom gubile su uobičajeni oblik, a neke su se raspadale. Mjerenjem oslobođenog hemoglobina istraživači su usporedili oštećenja uz različite vrste plastike. Veća površinska kemijska aktivnost bila je povezana s jačim oštećenjem stanica.
Riječ je o pokusima u kontroliranim laboratorijskim uvjetima. Oni pokazuju moguć mehanizam biološke štete, ali ne određuju koliki je rizik za čovjeka pri svakodnevnoj izloženosti. Na učinak u organizmu mogu utjecati količina, veličina i sastav čestica, njihovo zadržavanje u tkivima te druge tvari koje se vežu na njihovu površinu.
Nova analiza daje istraživačima konkretnu osobinu koju mogu ispitivati pri razvoju manje reaktivnih materijala: kemiju granice između plastike i vode. Promjenom površine možda bi se moglo smanjiti stvaranje radikala, no takva rješenja tek treba provjeriti u stvarnim okolišnim i biološkim uvjetima.
