ナノプラスチックは、人が直接摂取する可能性があるため既に懸念されているが、新たな研究は別の危険性を指摘している。これらの微小なプラスチック粒子は、有害な細菌の制御をより困難にする可能性もある。

『Water Research』に掲載された研究で、バージニア工科大学の研究者Jingqiu Liaoと国際チームは、ナノプラスチックが環境中の微生物と相互作用し、特に飲料水システムを通じて人間の健康に間接的なリスクをもたらす可能性があることを発見した。

「ナノプラスチックが人間の健康に及ぼす悪影響をよりよく理解することは非常に重要です。人間だけでなく、間接的に人間の健康に影響を与える環境においても同様です」と、土木環境工学の助教授であるLiaoは述べた。「ナノプラスチックは、抗菌薬耐性病原体の生存を促進し、環境に有害で公衆衛生に影響を与える可能性があります。」

研究者らは、ナノプラスチックに曝露された細菌が消毒剤に対してより耐性を持つようになることを報告した。これは、飲料水の安全性を保つために設計された水処理施設や配水ネットワークに深刻な問題を引き起こす可能性がある。

「ナノプラスチックがバイオフィルムとその中の細菌と相互作用すると、バイオフィルムを強化し、水を清潔に保つためのあらゆる対策に対してより耐性を持たせることができます」と、フラリン生命科学研究所のグローバルチェンジセンターのメンバーでもあるLiaoは述べた。

ナノプラスチックはマイクロプラスチックのより小さなカテゴリーである。大きさは約1〜1000ナノメートルで、肉眼では見えない。この研究では、研究者らはこれらの粒子が飲料水システム内のバイオフィルム形成にどのように影響するかを調べた。

バイオフィルムは、水管の内壁を含む表面に付着する細菌の集団である。微生物は自分たちの周りに保護物質を生成し、環境の脅威からコミュニティを守るのに役立つ。

バイオフィルムは常に有害というわけではない。ある状況では、望ましくない物質を除去するのに役立つこともある。しかし、飲料水配水システム内では、含まれる細菌の一部が病気を引き起こす可能性があるため、リスクをもたらす可能性がある。

問題はさらに、細菌に感染するウイルスであるバクテリオファージによって複雑化している。この研究以前、科学者たちはナノプラスチックがバイオフィルム、細菌、およびこれらのウイルスの間の関係にどのように影響するかについて比較的ほとんど知らなかった。

「私たちが特に興味を持っていた主要なプロセスは、ナノプラスチックがバイオフィルム全体に影響を与える過程で、細菌とバクテリオファージがどのように相互作用するかです」と、フラリン生命科学研究所の新興・人獣共通・節足動物媒介病原体センターのメンバーでもあるLiaoは述べた。

研究者らは、大腸菌と緑膿菌からなるバイオフィルムを研究した。バイオフィルムがナノプラスチックに曝露されると、細菌はいくつかの方法で応答した：異なる細菌が互いに「会話」し、バイオフィルムをより厚く、より重く、より保護的にする物質を放出する；プロファージが活性化され、細菌細胞を破壊し、新しいウイルス粒子を生成する；そして細菌は抗ウイルス防御システムとしてCRISPRを使用して自己防御する。

研究では、ナノプラスチックへの曝露がバイオフィルムの物理的強度を高め、消毒剤に対する耐性を高めることがわかった。著者らは、「バイオフィルムの機械的強度の増加と消毒剤に対する耐性は、水処理および配水システムにとって潜在的な課題を浮き彫りにしている。ナノプラスチックは、一部の水処理および配水システムの表面に除去困難なバイオフィルムの形成を促進する可能性がある」と結論付けている。

Liaoは、複数の微生物種を含む複雑なバイオフィルムの応答を駆動する分子プロセスを特定するために、追加の研究が必要であると述べた。また、粒子サイズが重要な役割を果たす可能性があることにも言及した。マイクロプラスチックはナノプラスチックよりも大きく、異なる影響を与える可能性がある。