Kleine, afgebroken microplastics zijn al aangetroffen in de placenta, moedermelk, sperma en mogelijk zelfs in onze hersenen. Het is nog steeds onduidelijk wat al dat puin doet, maar sommige deskundigen vrezen dat het kan bijdragen aan een aantal gezondheidsproblemen. Ondanks dat ze steeds vaker voorkomen, weten wetenschappers ook niet precies waardoor deze microplastics überhaupt worden afgebroken. Een nieuwe aanpak waarbij gebruik wordt gemaakt van 3D-beeldvorming om in deze deeltjes te kijken, zou echter kunnen helpen een robuuster inzicht te verschaffen in de manier waarop deze microplastics afbreken.
Een nieuwe studie die deze week in het tijdschrift werd gepubliceerd Nanotechnologie maakt gebruik van een combinatie van traditionele 2D-microscopie en 3D-beeldvormingstechnologie die normaal gesproken wordt gebruikt om cellen en macromoleculen te bekijken om de afbraak van plastic gedetailleerder te observeren dan voorheen mogelijk was. Tot nu toe beperkten onderzoekers die naar micro- en zelfs kleinere nanoplastics keken zich tot röntgenstraling en andere tweedimensionale oppervlakken. Met behulp van een proces dat elektronentomografie wordt genoemd, konden de onderzoekers in het onderzoek meerdere dwarsdoorsneden van de deeltjes en hun interieur zien. Hieruit kwamen kleine verschillen naar voren in de manier waarop micro- en nanoplastics afbreken.
“Deze kennis is de sleutel tot het ontwikkelen van efficiëntere methoden voor het afbreken van kunststoffen op micro- en nanoschaal”, zei professor Boxin Zhao van de Universiteit van Waterloo in een verklaring.
3D-beelden bieden inzicht in de binnenkant van plastic dat breekt
Voor hun tests moesten de onderzoekers een manier vinden om snel te simuleren hoe plastic in het wild zou kunnen worden afgebroken. Hiervoor namen ze monsters van micro- en nanoplastics in petrischalen en behandelden deze met UV-licht en een titaniumoxide-katalysator. Dankzij dit fotokatalytische proces konden ze zien hoe materialen afbreken. Vóór dat proces gebruikten onderzoekers een transmissie-elektronenmicroscoop om veel beelden te maken van de monsters terwijl ze in meerdere richtingen roteerden. De beeldvormingstechniek met elektronentomografie is vergelijkbaar met die welke wordt gebruikt bij CT-scanning en wordt ook gebruikt om defecten in kristallen op atomair niveau te zien.
3D-weergave van binnenuit het microplastic
Het platte deel is de dragerfolie waaraan het nanoplastic is bevestigd. Het klonterige deel is van nano-plastic. Terwijl het ronddraait, kun je duidelijk het hele oppervlak van dit stukje nanoplastic zien. – Universiteit van Waterloo
Toen de onderzoekers 3D-beelden van de afgebroken microplastics vergeleken met controles, zagen de onderzoekers dat ze de neiging hadden te fragmenteren op scherpe, grillige breekpunten. Ze theoretiseerden dat deze afbraak het gevolg zou kunnen zijn van scheuren die zich in de plastic deeltjes vormen. Daarentegen waren gedegradeerde nanoplastic-monsters meer afgerond en minder gebroken langs scherpe randen. Wat dit allemaal precies betekent in termen van hoe plastic in het milieu afbreekt, blijft onduidelijk, maar de waarnemingen leveren meer details op die kunnen helpen bij toekomstig onderzoek.
3D-weergave van de binnenkant van nanoplastics
Deze afbeelding toont een weergave die door het hele nanoplastic gaat. Het laat zien hoeveel duidelijker ze nu elk onderdeel van een nanoplastic-deeltje kunnen onderzoeken. – Universiteit van Waterloo
Microplastics komen over de hele wereld voor bij mensen
De opkomst van onderzoek dat microplastics in menselijke lichamen aantoont, vindt plaats in een periode van enorme plasticvervuiling wereldwijd. Uit een analyse van de Verenigde Naties blijkt dat mensen jaarlijks ongeveer 400 miljoen ton plastic afval produceren. Ongeveer 36% van al het geproduceerde plastic wordt gebruikt voor verpakkingen, en ongeveer 85% daarvan belandt op stortplaatsen of als niet-gereguleerd afval. Sporen van microplastics zijn alomtegenwoordig en zijn bijna overal op aarde gevonden waar mensen ernaar zoeken. Al dat plastic wordt in de loop van de tijd afgebroken en afgebroken totdat het opnieuw in het milieu wordt opgenomen en door dieren wordt geconsumeerd.
Hoewel het onderzoek naar de schadelijke effecten van microplastics op de menselijke gezondheid nog steeds gaande is, suggereren sommige onderzoekers dat het zou kunnen bijdragen aan een toename van het aantal gezondheidsproblemen, zoals inflammatoire darmziekten, darmkanker, hormonale onregelmatigheden en zelfs een lager aantal zaadcellen en hormonale onregelmatigheden. De aanwezigheid van microplastics lijkt aan te houden als gevolg van gender-, demografische en geografische verschillen. Uit onderzoek uit 2022 is gebleken dat het zelfs in de moedermelk voorkomt, wat bijzonder zorgwekkend is omdat zuigelingen gevoeliger zijn voor chemische verontreinigingen.
Onderzoekers van het 3D-beeldvormingsonderzoek hopen dat deze nieuwe aanpak zal helpen bij de inspanningen om de afbraak van plastic te verminderen. Verschillende onderzoekers die bij het onderzoek betrokken zijn, onderzoeken ook een nieuwe ‘fietsmethode’ waarbij bacteriën mogelijk microplastics kunnen inslikken en deze vervolgens kunnen omzetten in een biopolymeer dat kan worden hergebruikt om tassen of andere plastic materialen te maken.