Os nanoplásticos já são uma preocupação porque as pessoas podem ingeri-los diretamente, mas novas pesquisas apontam para outro perigo potencial. Essas minúsculas partículas de plástico podem dificultar o controle de bactérias nocivas.
Em um estudo publicado pelo Dr. Pesquisa hídricaO pesquisador da Virginia Tech, Jingqiu Liao, e uma equipe internacional descobriram que os nanoplásticos podem interagir com micróbios ambientais de maneiras que podem representar riscos indiretos para a saúde humana, especialmente através do sistema de água potável.
“É muito importante compreender melhor os efeitos adversos dos nanoplásticos na saúde humana, e não apenas nos humanos, mas também no ambiente que afeta indiretamente a saúde humana”, disse Liao, professor assistente de engenharia civil e ambiental. “Os nanoplásticos podem sobreviver melhor aos patógenos resistentes aos antimicrobianos, que podem ser prejudiciais ao meio ambiente e ter implicações para a saúde pública”.
O tratamento da água nanoplástica pode ser complicado
Os investigadores relatam que as bactérias expostas aos nanoplásticos podem tornar-se mais resistentes aos desinfetantes. Isto pode colocar sérios problemas às instalações de tratamento de água e às redes de distribuição concebidas para manter a água potável segura.
“Quando os nanoplásticos interagem com os biofilmes e as bactérias dentro deles, eles podem fortalecer o biofilme e torná-lo mais resistente a qualquer tipo de ação para manter a água limpa”, disse Liao, que é associado ao Centro de Mudança Global do Fralin Life Sciences Institute.
Jingqiu Liao é professor assistente do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. Peter significa foto para Virginia Tech.
Os nanoplásticos são uma pequena classe de microplásticos. Eles têm cerca de um a 1.000 nanômetros de tamanho e não podem ser vistos a olho nu. Neste estudo, os pesquisadores examinaram como essas partículas afetam a formação de biofilme dentro dos sistemas de água potável.
Como se formam os biofilmes bacterianos
Biofilmes são grupos de bactérias que se fixam em superfícies, incluindo as paredes internas de canos de água. Os micróbios constroem uma camada protetora ao seu redor que ajuda a proteger as comunidades das ameaças ambientais.
Os biofilmes nem sempre são prejudiciais. Em alguns ambientes, eles podem ajudar a remover substâncias indesejadas. No entanto, dentro dos sistemas de distribuição de água potável, podem representar um risco porque algumas das bactérias que contêm podem causar doenças.
O problema é ainda mais complicado pelos bacteriófagos, vírus que infectam bactérias. Antes desta pesquisa, os cientistas sabiam relativamente pouco sobre como os biofilmes nanoplásticos poderiam afetar a relação entre bactérias e esses vírus.
“O principal mecanismo no qual estávamos particularmente interessados era como as bactérias e os bacteriófagos interagem entre si durante o processo quando os nanoplásticos afetam o biofilme como um todo”, disse Liao, do Instituto Fralin de Ciências da Vida para Patógenos Emergentes, Zoonóticos e Transmitidos por Artrópodes.
Estudos sobre micróbios e resistência a antibióticos
Liao é especialista em ecologia microbiana e análise metagenômica. O seu trabalho anterior explorou como o solo contribui para a propagação da resistência aos antibióticos.
Recentemente, ele recebeu um prêmio Scaling Scholarship através da Major Grants Initiative da Faculdade de Engenharia pelo trabalho associado à publicação da Nature Communications, “Funções diferenciais de processos determinísticos e estocásticos na formação de ecótipos bacterianos do solo em ecossistemas terrestres”.
Nanoplásticos desencadeiam múltiplas respostas bacterianas
Os pesquisadores estudaram um biofilme formado por E. coli e Pseudomonas aeruginosa. Quando o biofilme entra em contato com o nanoplástico, as bactérias reagem de diversas maneiras:
Diferentes bactérias “conversam” entre si e liberam substâncias que tornam o biofilme mais espesso, pesado e protetor.
Os profagos, que são fagos que inserem seu próprio genoma (DNA) no genoma do hospedeiro bacteriano, tornam-se ativos. Eles destroem as células bacterianas residentes enquanto produzem um grande número de novas partículas virais.
As bactérias se defendem contra profagos usando repetições palindrômicas curtas agrupadas regularmente interespaçadas (CRISPR) em moléculas de DNA ou RNA para atingir vírus como parte de um sistema de defesa antiviral.
Um diagrama de três respostas de bactérias quando nanoplásticos são expostos a biofilmes. Foto cortesia de Jingqiu Liao.
Biofilmes sólidos podem ameaçar os sistemas de água
Estudos demonstraram que a exposição aos nanoplásticos aumenta a resistência física do biofilme e o torna mais resistente aos desinfetantes.
Os autores concluíram que “o aumento da resistência mecânica e da resistência dos biofilmes aos desinfetantes apresenta um desafio potencial para os sistemas de tratamento e distribuição de água, uma vez que os nanoplásticos podem aumentar a formação de biofilmes que são removidos dos sólidos na superfície de alguns sistemas de tratamento e distribuição de água”.
Estes resultados sugerem que os nanoplásticos podem facilitar o desenvolvimento de biofilmes teimosos em superfícies utilizadas no tratamento e distribuição de água, aumentando a dificuldade da sua remoção.
Mais pesquisas são necessárias
Liao disse que estudos adicionais são necessários para identificar os mecanismos moleculares que impulsionam as respostas em biofilmes complexos de múltiplas espécies microbianas.
Ele também observou que o tamanho das partículas pode desempenhar um papel importante. Os microplásticos são maiores que os nanoplásticos e podem afetar as interações entre bactérias e fagos de diferentes maneiras.
“No geral, nossas descobertas fornecem novos insights sobre a interação entre os nanoplásticos e a dinâmica da fase bacteriana, destacando os riscos microbianos associados aos nanoplásticos à base de água”, disse Liao.
Outros pesquisadores no estudo incluem o seguinte:
- Haibo Wang, Professor Associado, Centro de Pesquisa em Ciências Ecoambientais, Academia Chinesa de Ciências, Pequim, China
- Hui Chen, pesquisador associado, Centro de Pesquisa em Ciências Ecoambientais, Academia Chinesa de Ciências, Pequim, China
- Chujin Ruan, pós-doutorado, Microbiologia Ambiental, Instituto Federal Suíço de Ciência e Tecnologia Aquática, Dubendorf, Suíça
- Corey Schwarz, pós-doutorado, Engenharia Civil e Ambiental e Rice Water Institute, Rice University, Texas
- Bao Shi, Professor, Centro de Pesquisa em Ciências Ecoambientais, Academia Chinesa de Ciências, Pequim, China
- Pedro JJ Alvarez, Professor, Engenharia Civil e Ambiental e Rice Water Institute, Rice University, Texas
- Pingfeng Yu, pós-doutorado, Faculdade de Ciências Ambientais e de Recursos, Universidade de Zhejiang, Hangzhou, China
