جزيئات البلاستيك النانوية تشكل مصدر قلق بالفعل لأن الناس قد يبتلعونها مباشرة، لكن بحثًا جديدًا يشير إلى خطر آخر محتمل. هذه الجزيئات البلاستيكية الصغيرة قد تجعل البكتيريا الضارة أكثر صعوبة في السيطرة عليها.

في دراسة نُشرت في مجلة Water Research، وجدت الباحثة جينغكيو لياو من جامعة فرجينيا للتكنولوجيا وفريق دولي أن جزيئات البلاستيك النانوية يمكن أن تتفاعل مع الميكروبات البيئية بطرق قد تخلق مخاطر غير مباشرة على صحة الإنسان، خاصة من خلال أنظمة مياه الشرب.

"من المهم جدًا فهم الآثار الضارة للجزيئات النانوية على صحة الإنسان، ليس فقط في البشر ولكن أيضًا في البيئة، مما يؤثر بشكل غير مباشر على صحة الإنسان،" قالت لياو، الأستاذة المساعدة في الهندسة المدنية والبيئية. "يمكن للجزيئات النانوية أن تجعل مسببات الأمراض المقاومة للمضادات الحيوية تبقى على قيد الحياة بشكل أفضل، مما قد يكون ضارًا بالبيئة وله آثار على الصحة العامة."

أفاد الباحثون أن البكتيريا المعرضة للجزيئات النانوية يمكن أن تصبح أكثر مقاومة للمطهرات. قد يخلق ذلك مشاكل خطيرة لمرافق معالجة المياه وشبكات التوزيع المصممة للحفاظ على سلامة مياه الشرب.

"عندما تتفاعل الجزيئات النانوية مع الأغشية الحيوية والبكتيريا داخلها، يمكنها تقوية الغشاء الحيوي وجعله أكثر مقاومة لأي إجراءات تهدف إلى الحفاظ على نظافة المياه،" قالت لياو، المنتسبة أيضًا إلى مركز التغير العالمي في معهد فرالين لعلوم الحياة.

الجزيئات النانوية هي فئة أصغر من اللدائن الدقيقة. يتراوح حجمها من حوالي 1 إلى 1000 نانومتر ولا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. في هذه الدراسة، فحص الباحثون كيف تؤثر هذه الجسيمات على تكوين الأغشية الحيوية داخل أنظمة مياه الشرب.

الأغشية الحيوية هي مجموعات من البكتيريا تلتصق بالأسطح، بما في ذلك الجدران الداخلية لأنابيب المياه. تنتج الميكروبات مادة واقية حول نفسها تساعد في حماية المجتمع من التهديدات البيئية.

الأغشية الحيوية ليست ضارة دائمًا. في بعض البيئات، يمكن أن تساعد في إزالة المواد غير المرغوب فيها. داخل أنظمة توزيع مياه الشرب، ومع ذلك، يمكن أن تشكل خطرًا لأن بعض البكتيريا التي تحتويها قد تسبب الأمراض.

تزداد المسألة تعقيدًا بسبب العاثيات، وهي فيروسات تصيب البكتيريا. قبل هذا البحث، كان العلماء يعرفون القليل نسبيًا عن كيفية تأثير الجزيئات النانوية على العلاقات بين الأغشية الحيوية والبكتيريا وهذه الفيروسات.

"العملية الأساسية التي كنا مهتمين بها بشكل خاص هي كيف تتفاعل البكتيريا والعاثيات مع بعضها البعض أثناء العملية عندما تؤثر الجزيئات النانوية على الغشاء الحيوي ككل،" قالت لياو، المنتسبة أيضًا إلى مركز مسببات الأمراض الناشئة والمشتركة والمنقولة بالمفصليات في معهد فرالين لعلوم الحياة.

درس الباحثون غشاء حيوي مكون من الإشريكية القولونية والزائفة الزنجارية. عندما تعرض الغشاء الحيوي للجزيئات النانوية، استجابت البكتيريا بعدة طرق: تتحدث البكتيريا المختلفة مع بعضها البعض وتطلق مواد تجعل الغشاء الحيوي أكثر سمكًا وثقلًا وأكثر حماية؛ وتصبح العاثيات الكامنة نشطة، مما يدمر الخلايا البكتيرية وينتج جزيئات فيروسية جديدة؛ وتدافع البكتيريا عن نفسها باستخدام كريسبر كنظام دفاع مضاد للفيروسات.

وجدت الدراسة أن التعرض للجزيئات النانوية زاد من القوة الفيزيائية للغشاء الحيوي وجعله أكثر مقاومة للمطهرات. يستنتج المؤلفون أن "زيادة القوة الميكانيكية للغشاء الحيوي ومقاومته للمطهرات تسلط الضوء على تحدٍ محتمل لأنظمة معالجة وتوزيع المياه، حيث قد تزيد الجزيئات النانوية من تكوين أغشية حيوية يصعب القضاء عليها على سطح بعض أنظمة معالجة وتوزيع المياه."

قالت لياو إن دراسات إضافية ضرورية لتحديد العمليات الجزيئية التي تقود استجابات الأغشية الحيوية المعقدة التي تحتوي على أنواع ميكروبية متعددة. وأشارت أيضًا إلى أن حجم الجسيمات قد يلعب دورًا مهمًا - اللدائن الدقيقة أكبر من الجزيئات النانوية وقد تؤدي إلى نتائج مختلفة.