Originalmente publicado en inglés por Zeke A. Piskulich
Publicado el 16 de Junio del 2022
Traducido por Lissett G. Diaz, Editado por Regina Gonzalez Lona y Wilanyi R. Alvarez Reyes

Cuando escuchas el término “contaminación plástica”, ¿en qué piensas? Si eres como yo, podrías imaginarte un pila de basura en una playa o microesferas de plástico dentro de un pez. La mayoría de nosotros somos conscientes de que la contaminación plástica se puede encontrar “en todas partes” , en este caso también incluye nuestras propias células. Por ejemplo, un equipo de investigación de Nueva Zelanda y Australia demostró recientemente que cuando las partículas de nano plásticos de poliestireno interactúan con células humanas cultivadas en el laboratorio, las partículas pueden atravesar las membranas celulares y alcanzar los núcleos.¹ Otro trabajo con células epiteliales de moluscos has demostrado que estos plásticos también pueden atravesar esas membranas celulares.² 

Sin embargo, si eres como yo, cuando escuchas por primera vez sobre los nanoplásticos, es posible que te preguntes una o dos cosas: ¿en qué se diferencian de los microplásticos, de los que hemos oído hablar tanto en las últimas décadas? ¿Y por qué no hemos oído hablar tanto de los nanoplásticos hasta ahora? ¡No temas! En esta publicación, exploramos los orígenes de estas partículas a nanoescala, por qué no las hemos detectado antes y los impactos potenciales que estas partículas podrían tener en la biología. 

¿De dónde vienen los nanoplásticos?

Los plásticos ingresan al océano todos los días a través de la basura, las aguas residuales y los ríos. El océano es un entorno hostil y los plásticos en este entorno pueden degradarse fácilmente en partículas de plástico más pequeñas. 

¿De qué están hechos los nanoplásticos y cómo se comparan con otras nanopartículas diseñadas?

Un estudio reciente encontró que nanoplásticos al océano estaban compuestos principalmente de cloruro de polivinilo (70%), más algo poli(teraftalato de etileno) (17%), poliestireno (9%) y polietileno (4%).⁴ Cómo las partículas no plásticas son formado típicamente a través de la degradación de plásticos más grandes en lugar de a través de procesos comerciales o laboratorio, es importante reconocer algunas distinciones importantes en comparación por nanopartículas diseñadas:⁵

• Los nanoplásticos no son “limpios”: debido a cómo se forman los nanoplásticos, por lo general se encuentran junto con contaminantes industriales de molécula pequeña (por ejemplo, plastificantes).⁵ La naturaleza hidrofóbica de los polímeros en los nanoplásticos también los hace ideales para atrapar otros contaminantes hidrofóbicos que podrían encontrar. La naturaleza desordenada y polimérica de los nanoplásticos les permite una flexibilidad de forma y función de la que carecen muchas nanopartículas de ingeniería tradicionales. 
• Los nanoplásticos son únicos: a diferencia de la nanopartículas de ingeniería diseñadas, que están diseñadas para tener formas y tamaños muy específicos según su propósito los nanoplásticos son muy heterogéneos.⁶ Los nanoplásticos son esencialmente polímeros plásticos que se han roto y degradado aleatoria y repetidamente hasta alcanzar la nanoescala. Esto y la amplia gama de condiciones ambientales que se encuentran en el océano (diferentes profundidades, especies de animales y plantas, contaminantes cercanos, etc.) que pueden conducir a un número increíblemente grande de posibilidades. Esto conduce a una heterogeneidad significativa no solo en la composición de los nanoplásticos, sino también en la longitudes de las cadenas de polímeros nanoplásticos (cuán largas son), la reticulación (cuán enredados están) y el tamaño. 
• Los nanoplásticos son numerosos: los equipos de investigación han estimado que alrededor de 5 mil millones de tonelada de plásticos se ha liberado al medio ambiente desde 1950.^5,7Estos plásticos has tenido décades en el océano  para descomponerse en  nanoplásticos, y se cree que superan significativamente en número a los nanoplásticos que se ha eliminado intencionalmente diseñado.

Lo que no lleva a la pregunta…

¿Cómo interactúan los nanoplásticos con la biología?

Nanoplásticos interagem significativamente con sistemas biológicos comparado a microplásticos. Para la mayoría de la vida silvestre marina, la principal amenaza que representan los microplásticos está relacionada con la ingestión: es malo para la vida silvestre comer. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que la diferencia de tamaño entre los microplásticos y los nanoplásticos puede conducir a interacciones significativamente diferentes con la biología. ¿Pero por qué? (Si ha leído muchas de nuestras otras publicaciones, probablemente ya tenga algunas ideas). 

• Los nanoplásticos son realmente pequeños: Los nanoplásticos varían en tamaño desde 1 nanómetro hasta 100 nanómetros. Como referencia, la célula de mamífero promedia varía de 10 a 100 micrómetros, por lo que mientras que los microplásticos suelen tener aproximadamente el mismo tamaño, o un poco más, que muchas células, los nanoplásticos tienen entre dos y cuatro órdenes de magnitud más pequeños que muchas células que pueden encontrar. 
• Su pequeño tamaño les permite llegar a donde los microplásticos no pueden: El gran tamaño de los microplásticos significa que no pueden atravesar la membrana celulares utilizando los mismos mecanismos que los nutrientes. En cambio, los nanoplásticos no sufren este impedimento. Un estudio reciente demostró que los nanoplásticos podían atravesar la membranas de las células epiteliales en la vieiras.² Estudios similares han demostrado que los nanoplásticos pueden atravesar los membranas celulares,^1,8-11 e incluso pueden agregarse en el núcleo celular y otros orgánulos.⁷
• Si bien se entiende su presencia, sus interacciones con la biología no lo son: Si bien los científicos están de acuerdo en que las células pueden internalizar los nanoplásticos, aún no hay consenso sobre cómo las partículas cruzan las membranas celulares. Además, todavía no comprendemos completamente los impactos negativos de los nanoplásticos. Las simulaciones por computadora han demostrado que los nanoplásticos pueden alterar la forma de las proteínas, de manera similar al efecto de algunas enfermedades que conducen a la formación de placas en los tejidos neurales.^12,13 Los experimentos también han demostrado que las nanopartículas de poliestireno pueden formal coronas de proteínas, inducir respuestas inmunitarias,¹ y pueden a cambios macroscópicos en el tejido cerebral de los peces.¹⁴

¿Por qué sólo estoy escuchando acerca de estas partículas ahora?

Una problema de larga data en la ciencia ambiental has sido la problema de balance de masa del plástico en el océano: no parece que haya tanto plástico en el océano como esperaríamos.¹⁵ A partir de 2015, los investigadores estiman que debería haber alrededor de 117 a 320 megatones de plásticos en el océano, de los cuales 57-160 megatones de plásticos que son menos densos que el agua (por lo tanto, deberían estar flotando en o cerca de la superficie).¹⁶ Sin embargo, hasta hace poco tiempo, las observaciones de plástico en el la superficie del océano representan menos del 2% del plástico superficial esperado.¹⁷ Si bien los científicos sospechan que parte de este plástico faltante se puede encontrar mirando debajo de la superficie del océano (un grupo de investigación encontró una cantidad sustancial de plástico a casi 2022 pies debajo de la superficie del océano¹⁸ ), otros estudios recientes han investigado si los plásticos degradados a micro y nano escala como los que he descrito anteriormente podrían explicar este plástico faltante. 

Hasta cierto punto, los microplásticos han explicado parte del desequilibrio de la masa plástica. Ahora se estima que los microplásticos en los sedimentos océanos representan casi 14 megatones de la masa faltante. Un estudio reciente realizado por Bergmann y colaboradores recolectó  microplásticos atrapadas en sedimentos de océanos Ártico y los analizó en cuanto al tamaño y la composición de las partículas.¹⁹ Significativamente, observaron que el 80% de las partículas detectadas eran menores de 25µm, y que la significativamente a medida que el tamaño de los microplásticos disminuye hacia la escala nanométrica (cuanto más pequeño era el tamaño, más partículas había). E incluso más microplásticos flotan libremente en el océano.¹⁸

Lo que nos lleva al problema de detección de nanoplásticos. Casi todas las técnicas oceánicas para media partículas plásticas pequeñas se basan en mallas de filtro de tamaño micrométrico como la que se muestra arriba.²⁰Eso significa que, por ahora, aún no se ha descubierto qué proporción de este plástico faltante está compuesto por nanoplásticos. Pero en los últimos años, los investigadores están comenzando a desarrollar nuevas técnicas y equipos para detectar partículas nanoplásticas a partir de muestras océanicas.⁴ Se están desarrollando mallas más finas para recolectar  nanoplásticos de fuentes ambientales, y se están desarrollando técnicas de espectrometría de masas para caracterizar los nanoplásticos sin necesidad de costosa preconcentración y pretratamiento.¹⁶

Si bien hay mucho que aún no sabemos sobre la naturaleza y la prevalencia de estas partículas nanoplásticas, está claro que debemos aprender más. Espero escuchar más sobre estas partículas en un futuro cercano y, mientras tanto, todos podemos hacer nuestra parte al reducir la cantidad de plástico que usamos, reciclar tanto como sea posible y abogar por políticas que reduzcan el plástico industrial.

Referencias

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2. Al-Sid-Cheikh, M. et al. Uptake, Whole-Body Distribution, and Depuration of Nanoplastics by the Scallop Pecten Maximus at Environmentally Realistic Concentrations. Environmental Science & Technololgy 2018, 52 (24), 14480–14486. DOI: 10.1021/acs.est.8b05266.
3. Wagner, M. et al. Microplastics in Freshwater Ecosystems: What We Know and What We Need to Know. Environmental Sciences Europe 2014, 26 (1), 12. DOI: 10.1186/s12302-014-0012-7.
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5. Gigault, J. et al. Nanoplastics Are Neither Microplastics nor Engineered Nanoparticles. Nature Nanotechnology 2021, 16 (5), 501–507. DOI: 10.1038/s41565-021-00886-4.
6. Rochman, C. M. et al. Rethinking Microplastics as a Diverse Contaminant Suite. Environmental Toxicology and Chemistry 2019, 38 (4), 703–711. DOI: 10.1002/etc.4371.
7. Geyer, R.; Jambeck, J. R.; Law, K. L. Production, Use, and Fate of All Plastics Ever Made. Science Advances 2017, 3 (7). DOI: 10.1126/sciadv.1700782.
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