Partikeleigenschaften und Interaktion mit Zellen
"Mikroplastik ist nicht gleich Mikroplastik"
Neue Erkenntnisse eines Forschungsteams zeigen, dass scheinbar identische Mikroplastik-Modellpartikel verschiedener Hersteller sich in ihren Eigenschaften stark unterscheiden und deshalb unterschiedlich mit Zellen interagieren. Diese Entdeckung wirft ein neues Licht auf die Forschung zu den potenziellen Risiken von Mikroplastik, da viele Studien auf solche Modellpartikel zurückgreifen.
Mikroplastik ist inzwischen überall in der Umwelt zu finden. Meer, Flüsse, Boden, Luft – wo auch immer Forschende nach diesen winzigen Kunststoffpartikeln suchen, werden sie fündig. Daher wurde Mikroplastik als "Contaminant of Emerging Concern" bezeichnet, da es Risiken für Organismen und Ökosysteme bedeuten und die Gesundheit von Lebewesen beeinträchtigen könnte.
Inzwischen wurden zahlreiche Studien zu den potenziellen Auswirkungen von Mikroplastik auf Zellen, Organismen und Ökosysteme durchgeführt und veröffentlicht. Oft verwenden diese Studien kommerziell erhältliche sphärische Mikropartikel aus Polystyrol als Modellpartikel für Mikroplastik. Diese Studien zeigen jedoch oft widersprüchliche Ergebnisse, so ergeben sich aus manchen Studien negative Effekte durch Mikroplastik, was andere Studien jedoch nicht ergaben. Das macht es schwierig, die mit Kunststoffpartikeln verbundenen Risiken zu bewerten.
Ein interdisziplinäres Forschungsteam des Sonderforschungsbereichs Mikroplastik an der Universität Bayreuth und dem Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden hat herausgefunden, dass sich scheinbar gleiche Polystyrolpartikel von verschiedenen Herstellern stark in ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften unterscheiden können. Diese Unterschiede spielen eine bedeutende Rolle bei den Interaktionen der Kunststoffpartikel mit Zellen.
Ein wichtiger Parameter, den die Forschenden dabei identifiziert haben, ist das Zetapotenzial der Partikel, das mit der Ladung eines Partikels in einer Lösung zusammenhängt. Partikel mit einem größeren Zetapotenzialwert interagierten stärker mit den Zellen. Partikel, die stärker mit Zellen interagierten, wurden dann effizienter in die Zellen aufgenommen.
Auswirkungen und Risikobewertung
"Die Interaktionen von Mikroplastikpartikeln mit Zellen sind eine Grundlage für potenziell schädliche Auswirkungen auf Organismen", betont Prof. Dr. Holger Kress, einer der Initiatoren der Studie. Er fährt fort: "Diese Interaktionen können auch bestimmen, wie Mikroplastikpartikel biologische Barrieren überwinden, in Gewebe eindringen und sich im Organismus verteilen könnten".
Die Ergebnisse dieser Studie sind eine mögliche Erklärung für die scheinbar widersprüchlichen Ergebnisse früherer Studien, die auf Polystyrolpartikeln beruhten. Indem sie die starken Unterschiede zwischen nominell identischen Polystyrolpartikeln verschiedener Hersteller hervorheben, zeigen die Forschenden die Notwendigkeit für Effektstudien, die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Modellpartikel für Mikroplastik gründlich zu charakterisieren.
Prof. Dr. Christian Laforsch, Sprecher des Sonderforschungsbereichs Mikroplastik (SFB 1357), betont: "Mikroplastik ist nicht gleich Mikroplastik. Unsere Studie unterstreicht diese Komplexität des Mikroplastikproblems und hebt hervor, dass die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Mikroplastikpartikeln wichtig sind, um ihre Wechselwirkungen in der Umwelt zu verstehen."
Mit ihrer Studie möchten die Forschenden das Bewusstsein für dieses Problem in der aktuellen Forschung schärfen. Erst wenn die Vergleichbarkeit von Studien über die potenziell negativen Auswirkungen von Mikroplastik gegeben ist, wird eine zuverlässige Bewertung der mit den winzigen Kunststoffpartikeln verbundenen Risiken möglich, die auch für die Entwicklung neuer umweltfreundlicher Kunststoffe maßgebend ist.
Originalpublikation:
Simon Wieland, Anja F. R. M. Ramsperger, Wolfgang Gross, Moritz Lehmann, Thomas Witzmann, Anja Caspari, Martin Obst, Stephan Gekle, Günter K. Auernhammer, Andreas Fery, Christian Laforsch & Holger Kress: Nominally identical microplastic models differ greatly in their particle-cell interactions. Nat Commun 15, 922 (2024). doi.org/10.1038/s41467-024-45281-4
Quelle: Universität Bayreuth
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