En medio de una creciente alarma por el plástico que contamina nuestro medio ambiente, Los investigadores biomédicos y ópticos de la Universidad de Rochester están trabajando para comprender mejor la prevalencia de los microplásticos en el agua potable y sus posibles impactos en la salud humana.

Están colaborando con SiMPore, una empresa que utiliza tecnología de nanomembranas desarrollada inicialmente en la Universidad, idear formas de filtrar e identificar rápidamente partículas de plástico de 5 mm o menos en muestras de agua potable. Luego probarán la capacidad de estas partículas para cruzar una barrera a microescala que simula el revestimiento de un intestino humano.

"Queremos ver hasta qué punto las partículas que consume en su agua potable pueden pasar a través de su intestino y hacia sus otros órganos, "dice Greg Madejski, becario postdoctoral en el laboratorio de James McGrath, profesor de ingeniería biomédica. Madejski está coordinando la investigación con el laboratorio de Wayne Knox, profesor de óptica. Tanto McGrath como Knox están afiliados al Programa de Ciencia de Materiales.

Los microplásticos se utilizan como ingredientes en los filtros de cigarrillos, fibras textiles, y productos de limpieza o cuidado personal. Otros resultan cuando los artículos de plástico más grandes se desgastan por el sol, viento, y olas. Se pueden encontrar en las cimas de las montañas y en el fondo de los océanos; en el aire que respiramos y en el agua que bebemos. Exactamente cuántos microplásticos son absorbidos por los humanos, y cuánto daño les está causando ha sido difícil de evaluar porque las partículas, por debajo de 100 micrones, son muy pequeñas y difíciles de detectar.

"Estas son partículas que no se pueden recoger con pinzas; que ni siquiera se pueden ver a simple vista, ", Dice Madejski. Eluden el" método tradicional de rozar la superficie del agua con una red de plancton y recolectar todo, " él dice.

En cambio, los investigadores filtrarán el agua a través de láminas de nitruro de silicio cien veces más delgadas que el diámetro de un cabello humano. Estas nanomembranas SiMPore, basado en prototipos creados inicialmente en el laboratorio de McGrath, tienen ranuras del tamaño de una micra. "Eso nos permite atrapar desechos del tamaño de una micra, ", Dice Madejski." Y debido a que las sábanas son tan delgadas, puede filtrar una cantidad significativa de agua a través de ellos sin mucha presión ".

La capa de detritos microscópicos que se acumula en la superficie de las membranas se analiza de diversas formas para determinar cuánto de ella se compone de partículas microplásticas.

Las partículas se pueden teñir con tinte Nile Red, por ejemplo, que se adhiere a los plásticos. Microscopía Raman, utilizado en el laboratorio de Knox, proyecta un láser brillante sobre el material para obtener información sobre enlaces químicos, básicamente "una huella molecular de lo que es ese material, ", Dice Madejski." No funciona tan bien con material fluorescente, que son muchos plásticos, pero puede identificar claramente perlas de poliestireno de 10 micrones, por ejemplo."

Los investigadores también esperan utilizar técnicas de espectroscopía de fotoelectrones de rayos X y espectroscopía de rayos X de dispersión de energía para estudiar más a fondo la composición de las partículas microplásticas.

"La belleza de las membranas a nanoescala es que puede adaptarlas para una amplia gama de herramientas de caracterización, "Dice Madejski.

Las partículas que se identifican como microplásticos se separarán y "alimentarán" a las líneas de células epiteliales humanas Caco2 que se utilizan ampliamente como modelo de la barrera epitelial intestinal. Esto ayudará a determinar hasta qué punto el cuerpo absorbe las partículas.

Trabajando con David Rowley de la Oficina de Agua de la Ciudad de Rochester, Se están analizando muestras de agua en cada etapa del sistema de suministro y purificación de agua alimentado por gravedad de 35 millas de la ciudad. que se extiende desde el lago Hemlock a gran altura, donde la ciudad saca sus aguas, a través de tuberías y depósitos, y finalmente llegar a destinos como las fuentes de agua potable y los grifos en los laboratorios y pasillos de Goergen Hall en el Campus River de la Universidad.

Es urgente aprender más sobre la prevalencia de los microplásticos y sus posibles impactos en la salud humana. dice Madejski, quien recientemente asistió a un taller sobre microplásticos en el Instituto Oceanográfico Woods Hole.

"Una cosa a tener en cuenta es que durante los últimos 70 años aproximadamente, hemos producido alrededor de 4 mil millones de toneladas de plástico; en la próxima década, más o menos, debemos duplicar esa cantidad, "Dice Madejski.