Исследователи Новгородского госуниверситета им. Ярослава Мудрого (НовГУ) совместно с коллегами из других научных центров выяснили, что чайные пакетики выделяют в воду миллиарды полимерных частиц, однако ни синтетический микропластик, ни природная целлюлоза не оказывают токсичного воздействия на клетки кишечного эпителия человека. Работа не только оценила масштаб выделения микро- и наночастиц, но и впервые проследила за их поведением во времени. Полученные результаты позволяют по-новому взглянуть на распространенный страх перед микропластиком в напитках, однако не отменяют необходимости дальнейших исследований, передает inbusiness.kz со ссылкой на Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого.
В авторский коллектив вошли директор Центра проблем микропластика НовГУ Хосе Мария Кенни, главный научный сотрудник лаборатории моделирования полимеров НовГУ Александр Ярославов, старший научный сотрудник Анна Ефимова, младший научный сотрудник Анастасия Бадикова и заведующий лабораторией Сергей Люлин. И хотя ученые уже знали, что чайные пакетики выделяют в воду полимерные частицы, новая работа уточнила их количество, скорость появления и поведение при нагревании.
"Для эксперимента специалисты отобрали восемь видов пакетиков разных производителей. Сначала они определили материалы, из которых сделаны пакетики, используя инфракрасную спектроскопию и калориметрические методы. Выяснилось, что пирамидки создаются из синтетических полимеров — нейлона и полипропилена, тогда как плоские пакетики производятся из натуральной целлюлозы", - рассказали в пресс-службе университета.
Затем ученые смоделировали заваривание при 20, 50 и 100 градусах Цельсия. Размер фрагментов, выделяемых пакетиками, не превышал одного микрона, а их концентрация зависела от температуры и времени. Трекинг-анализ показал, что всего за один час в воду переходили миллиарды частиц: до 14 миллиардов на литр для синтетических пакетиков и до 170 миллиардов для целлюлозных.
"Дальнейшее наблюдение выявило разницу в устойчивости материалов. Синтетические частицы, которые вышли из пирамидок, демонстрировали исключительную стабильность. Они не растворялись, сохраняли отрицательный заряд и даже немного увеличивались в размерах. Их находили в воде спустя 10 суток, а попытки растворить их с помощью ферментной смеси Морикраза оказались безуспешны. Такое поведение предполагает, что подобные частицы способны сохраняться в окружающей среде и организме долгое время", - отметили авторы исследования.
Совсем иной процесс наблюдался у частиц из целлюлозных пакетиков. Хотя их первоначальная концентрация была выше, за 7–9 дней они полностью исчезали, уменьшаясь в размерах. Морикраза ускоряла этот процесс, что подтверждает природную разлагаемость целлюлозы и отсутствие долговременного следа.
"Однако ученых интересовало и другое: почему частицы практически не слипались, не оседали и не образовывали крупный осадок? Исследование показало, что все они обладают отрицательным поверхностным зарядом. Это создает "электростратический барьер", отталкивающий частицы друг от друга и обеспечивающий их устойчивость в воде", - привели данные ученые.
Самым важным этапом стала оценка токсичности. Исследователи использовали клетки кишечного эпителия человека линии Caco-2 — стандартную модель для таких задач. Выяснилось, что даже при максимальных концентрациях ни синтетические частицы, ни целлюлозные не снижали жизнеспособность клеток, которая оставалась на уровне 100 процентов.
"При этом ученые обращают внимание на то, что сама по себе нетоксичность частиц не означает отсутствия рисков в комплексных условиях реальной среды. Известно, что крупные полимерные частицы, не содержащие примесей, малотоксичны, но уменьшение их размера и наличие сторонних соединений способны повышать токсичность. Поэтому для точного моделирования накопления частиц в органах — печени, почках и других — потребуются дополнительные исследования", - подчеркнули исследователи.
Инертность частиц может объясняться тем, что мембраны клеток также несут отрицательный заряд, из-за чего частицы не взаимодействуют с поверхностью эпителия и не повреждают его. Однако специалисты предупреждают, что в реальных условиях ситуация может усложняться.
По словам Александра Ярославова, на поверхности микропластика могут "оседать" токсичные вещества:
"Но полимерные частицы (полимерный микропластик) могут связывать токсичные вещества из окружающего раствора. К таким веществам относятся водорастворимые полимеры с катионными группами (источники положительно заряженных ионов — прим. НовГУ), которые широко используются в водоочистке и водоподготовке. Наличие катионных групп придает поликатионам (длинным полимерным цепям с множеством положительных зарядов — прим. НовГУ) высокий положительный заряд, что делает их токсичными по отношению к микроорганизмам, в том числе полезным. Связывание поликатионов на поверхности отрицательно заряженных частиц микропластика превращает эти частицы в токсичные. Используя модельные отрицательно заряженные полимерные микросферы, мы показали, что поликатион может мигрировать между частицами микропластика".
Ученые подчеркивают, что результаты исследования внушают осторожный оптимизм. Следующим шагом станут эксперименты с клетками других типов и испытания на животных моделях. До появления этих данных специалисты рекомендуют сохранять осмотрительность: по возможности выбирать листовой чай либо отдавать предпочтение плоским целлюлозным пакетикам, которые разлагаются значительно быстрее и не оставляют долгоживущих следов.
Читайте по теме:
Ученые требуют маркировать бекон как сигареты
