Nanoplastics zijn al een zorg omdat mensen ze direct kunnen binnenkrijgen, maar nieuw onderzoek wijst op een ander mogelijk gevaar. Deze kleine plastic deeltjes kunnen schadelijke bacteriën ook moeilijker te beheersen maken.
In een studie gepubliceerd in Water Research ontdekten Jingqiu Liao van Virginia Tech en een internationaal team dat nanoplastics kunnen interageren met omgevingsmicroben op manieren die indirecte risico's voor de menselijke gezondheid kunnen creëren, vooral via drinkwatersystemen.
"Het is heel belangrijk om de nadelige effecten van nanoplastics op de menselijke gezondheid beter te begrijpen, en niet alleen bij mensen maar ook in het milieu, wat indirect de menselijke gezondheid beïnvloedt," zei Liao, assistent-professor civiele en milieutechniek. "De nanoplastics kunnen de antimicrobiële resistente pathogenen beter laten overleven, wat schadelijk kan zijn voor het milieu en gevolgen heeft voor de volksgezondheid."
De onderzoekers meldden dat bacteriën die worden blootgesteld aan nanoplastics resistenter kunnen worden tegen ontsmettingsmiddelen. Dat zou serieuze problemen kunnen opleveren voor waterzuiveringsinstallaties en distributienetwerken die zijn ontworpen om drinkwater veilig te houden.
"Wanneer de nanoplastics interageren met de biofilm en de bacteriën erin, kunnen ze de biofilm versterken en resistenter maken tegen allerlei maatregelen die het water schoon moeten houden," zei Liao, die ook is aangesloten bij het Global Change Center van het Fralin Life Sciences Institute.
Nanoplastics zijn een kleinere categorie microplastics. Ze variëren in grootte van ongeveer één tot 1.000 nanometer en zijn niet met het blote oog te zien. In deze studie onderzochten de onderzoekers hoe deze deeltjes de vorming van biofilms in drinkwatersystemen beïnvloeden.
Biofilms zijn groepen bacteriën die zich hechten aan oppervlakken, inclusief de binnenwanden van waterleidingen. De microben produceren een beschermend materiaal om zich heen dat de gemeenschap helpt beschermen tegen omgevingsgevaren.
Biofilms zijn niet altijd schadelijk. In sommige omgevingen kunnen ze helpen ongewenste stoffen te verwijderen. Binnen drinkwaterdistributiesystemen kunnen ze echter een risico vormen omdat sommige bacteriën die ze bevatten ziekten kunnen veroorzaken.
De kwestie wordt verder gecompliceerd door bacteriofagen, virussen die bacteriën infecteren. Vóór dit onderzoek wisten wetenschappers relatief weinig over hoe nanoplastics de relaties tussen biofilms, bacteriën en deze virussen kunnen beïnvloeden.
"Het primaire proces waarin we vooral geïnteresseerd waren, is hoe de bacteriën en de bacteriofagen met elkaar interageren tijdens het proces wanneer de nanoplastics de biofilm als geheel beïnvloeden," zei Liao, ook aangesloten bij het Center for Emerging, Zoonotic, and Arthropod-borne Pathogens van het Fralin Life Sciences Institute.
De onderzoekers bestudeerden een biofilm bestaande uit E. coli en Pseudomonas aeruginosa. Wanneer de biofilm werd blootgesteld aan nanoplastics, reageerden de bacteriën op verschillende manieren: verschillende bacteriën 'praten' met elkaar en geven stoffen af die de biofilm dikker, zwaarder en beschermender maken; profagen worden actief, vernietigen bacteriële cellen en produceren nieuwe virusdeeltjes; en de bacteriën verdedigen zichzelf met CRISPR als een antiviraal afweersysteem.
De studie vond dat blootstelling aan nanoplastics de fysieke sterkte van de biofilm verhoogde en het resistenter maakte tegen ontsmettingsmiddelen. De auteurs concluderen dat "de verhoogde mechanische sterkte van de biofilm en zijn resistentie tegen ontsmettingsmiddelen een potentiële uitdaging vormen voor waterbehandelings- en distributiesystemen, omdat nanoplastics de vorming van moeilijk uit te roeien biofilms op het oppervlak van sommige waterbehandelings- en distributiesystemen kunnen vergroten."
Liao zei dat aanvullende studies nodig zijn om de moleculaire processen te identificeren die de reacties van complexe biofilms met meerdere microbiële soorten aansturen. Ze merkte ook op dat deeltjesgrootte een belangrijke rol kan spelen - microplastics zijn groter dan nanoplastics en zouden kunnen