In mezzo al crescente allarme per la plastica che inquina il nostro ambiente, I ricercatori biomedici e ottici dell'Università di Rochester stanno lavorando per comprendere meglio la prevalenza delle microplastiche nell'acqua potabile e il loro potenziale impatto sulla salute umana.

Stanno collaborando con SiMPore, un'azienda che utilizza la tecnologia delle nanomembrane inizialmente sviluppata presso l'Università, ideare modi per filtrare e identificare rapidamente particelle di plastica di 5 mm o più piccole nei campioni di acqua potabile. Quindi testeranno la capacità di queste particelle di attraversare una barriera su microscala che simula il rivestimento di un intestino umano.

"Vogliamo vedere fino a che punto il particolato che consumi nell'acqua potabile può passare attraverso l'intestino e negli altri organi, "dice Greg Madejski, un borsista post-dottorato nel laboratorio di James McGrath, professore di ingegneria biomedica. Madejski sta coordinando la ricerca con il laboratorio di Wayne Knox, professore di ottica. Sia McGrath che Knox sono affiliati al Materials Science Program.

Le microplastiche sono utilizzate come ingredienti nei filtri delle sigarette, fibre tessili, e prodotti per la pulizia o la cura della persona. Altri si verificano quando gli oggetti di plastica più grandi vengono consumati dal sole, vento, e onde. Possono essere trovati sulle cime delle montagne e sul fondo degli oceani; nell'aria che respiriamo e nell'acqua che beviamo. Esattamente quante microplastiche vengono assorbite dagli esseri umani, e quanto danno li stia causando è stato difficile da valutare perché le particelle, al di sotto dei 100 micron, sono così piccole e difficili da rilevare.

"Queste sono particelle che non potresti raccogliere con una pinzetta; che non puoi nemmeno vedere ad occhio nudo, " dice Madejski. Eludono il "metodo tradizionale di sfiorare la superficie dell'acqua con una rete di plancton e raccogliere tutto, " lui dice.

Invece i ricercatori filtreranno l'acqua attraverso fogli di nitruro di silicio cento volte più sottili del diametro di un capello umano. Queste nanomembrane SiMPore, basato su prototipi inizialmente creati nel laboratorio McGrath, hanno fessure di dimensioni micron. "Questo ci permette di catturare detriti di dimensioni micron, " dice Madejski. "E poiché le lenzuola sono così sottili, puoi filtrare una quantità significativa di acqua attraverso di loro senza troppa pressione."

Lo strato di detriti microscopici che si accumula sulla superficie delle membrane viene analizzato in vari modi per determinare quanto di esso sia costituito da particelle microplastiche.

Le particelle possono essere colorate con colorante Nile Red, Per esempio, che aderisce alla plastica. Microscopia Raman, utilizzato nel laboratorio Knox, punta un laser luminoso sul materiale per ottenere informazioni sul legame chimico, fondamentalmente "un'impronta digitale molecolare di ciò che è quel materiale, " dice Madejski. "Non funziona altrettanto bene con i materiali fluorescenti, che molte plastiche sono, ma può identificare chiaramente perline di polistirene da 10 micron, ad esempio."

I ricercatori sperano anche di utilizzare la spettroscopia fotoelettronica a raggi X e le tecniche di spettroscopia a raggi X a dispersione di energia per studiare ulteriormente la composizione delle particelle microplastiche.

"La bellezza delle membrane su scala nanometrica è che puoi adattarle per un'ampia gamma di strumenti di caratterizzazione, "dice Madejski.

Le particelle identificate come microplastiche verranno separate e "alimentate" a linee cellulari epiteliali umane Caco2 ampiamente utilizzate come modello della barriera epiteliale intestinale. Questo aiuterà a determinare la misura in cui le particelle vengono assorbite nel corpo.

Lavorando con David Rowley del City of Rochester Water Bureau, campioni d'acqua vengono analizzati in ogni fase del sistema di purificazione e approvvigionamento dell'acqua alimentato per gravità lungo 35 miglia della città, che si estende dall'alto lago di Hemlock, dove la città attinge la sua acqua, attraverso tubi e serbatoi, e infine raggiungere destinazioni come le fontanelle ei rubinetti nei laboratori e nei corridoi della Goergen Hall nel River Campus dell'Università.

È urgente saperne di più sulla prevalenza delle microplastiche e sui loro potenziali impatti sulla salute umana, dice Madejski, che di recente ha partecipato a un workshop sulle microplastiche presso il Woods Hole Oceanographic Institute.

"Una cosa da tenere a mente è che negli ultimi 70 anni circa abbiamo prodotto circa 4 miliardi di tonnellate di plastica; nel prossimo decennio circa, dobbiamo raddoppiare tale importo, "dice Madejski.