Os nanoplásticos já são uma preocupação porque os humanos podem ingeri-los diretamente, mas novas pesquisas apontam para outro perigo potencial. Essas minúsculas partículas de plástico também podem dificultar o controle de bactérias nocivas.
Em um estudo publicado em 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 de sistemas de água potável.
“É muito importante compreender melhor o impacto negativo dos nanoplásticos na saúde humana, e não só nos humanos, mas também no ambiente, que afecta indirectamente a saúde humana”, disse Liao, professor associado do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. “Os nanoplásticos podem tornar os patógenos resistentes aos antimicrobianos mais capazes de sobreviver, o que pode ser prejudicial ao meio ambiente e ter implicações para a saúde pública”.
Nanoplásticos podem complicar a purificação da água
Os pesquisadores relataram que as bactérias expostas aos nanoplásticos podem se tornar mais resistentes aos desinfetantes. Isto pode criar sérios problemas para as estações de tratamento e redes de distribuição destinadas a garantir a segurança da água potável.
“Quando os nanoplásticos interagem com os biofilmes e as bactérias dentro deles, podem fortalecer o biofilme e torná-lo mais resistente a quaisquer medidas que mantenham a água limpa”, disse Liao, que também é afiliado do Centro para Mudança Global do Instituto de Ciências da Vida Fralin.
Jinqiu Liao – Professor Associado do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. Foto de Peter Means para Virginia Tech.
Os nanoplásticos são uma categoria menor de microplásticos. Eles variam em tamanho de um a 1.000 nanômetros e não podem ser vistos a olho nu. Neste estudo, os pesquisadores examinaram como essas partículas afetam a formação de biofilme em sistemas de água potável.
Como os biofilmes bacterianos são formados
Biofilmes são grupos de bactérias que se fixam em superfícies, incluindo as paredes internas de canos de água. Os micróbios produzem material protetor ao seu redor que ajuda a proteger a sociedade das ameaças ambientais.
Os biofilmes nem sempre são prejudiciais. Em algumas condições, podem ajudar a remover substâncias indesejadas. No entanto, podem ser um perigo para os sistemas de distribuição de água potável porque algumas das bactérias que contêm podem causar doenças.
A questão é ainda mais complicada pelos bacteriófagos, vírus que infectam bactérias. Antes deste estudo, os cientistas sabiam relativamente pouco sobre como os nanoplásticos poderiam afetar a relação entre biofilmes, bactérias e estes vírus.
“O principal processo que nos interessa particularmente é como as bactérias e os bacteriófagos interagem entre si durante o processo em que o nanoplástico afeta o biofilme como um todo”, disse Liao, que também trabalha com o Centro de Patógenos Emergentes, Zoonóticos e Artrópodes do Instituto de Ciências da Vida Fralin.
Estudando micróbios e resistência a antibióticos
Liao é especialista em ecologia microbiana e análise metagenômica. O seu trabalho anterior explorou como o solo promove a propagação da resistência aos antibióticos.
Ela também recebeu recentemente um Scaling Scholarship Award por meio da Major Grants Initiative da Faculdade de Engenharia por trabalhos relacionados à publicação da Nature Communications, “Different Roles of Deterministic and Random Processes in Structuring Soil Bacterial Ecotypes in Terrestrial Ecosystems”.
Nanoplásticos causam diversas reações bacterianas
Os pesquisadores estudaram um biofilme composto por Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa. Quando o biofilme foi exposto aos nanoplásticos, as bactérias responderam de diversas maneiras:
Diferentes bactérias “conversam” entre si e secretam substâncias que tornam o biofilme mais espesso, pesado e protetor.
Os profagos, que são fagos que inserem seus próprios genomas (DNA) nos genomas dos hospedeiros bacterianos, tornam-se ativos. Eles destroem as células bacterianas em que vivem, ao mesmo tempo que produzem um grande número de novas partículas virais.
As bactérias se defendem contra profagos usando repetições palindrômicas curtas agrupadas regularmente interespaçadas (CRISPR) de células de DNA ou RNA para atingir vírus como parte do sistema de defesa antiviral.
Ilustração de três reações bacterianas quando um nanoplástico entra em contato com um biofilme. Imagem cortesia de Jingqiu Liao.
Biofilmes mais duros podem ameaçar os sistemas de água
O estudo mostrou que a exposição aos nanoplásticos aumenta a resistência física do biofilme e o torna mais resistente aos desinfetantes.
Os autores concluem que “o aumento da resistência mecânica do biofilme e a sua resistência aos desinfetantes destacam um problema potencial para os sistemas de tratamento e distribuição de água, uma vez que os nanoplásticos podem aumentar a formação de biofilmes de difícil remoção na superfície de alguns sistemas de tratamento e distribuição de água”.
Estas descobertas sugerem que os nanoplásticos podem facilitar o desenvolvimento de biofilmes persistentes em superfícies utilizadas no tratamento e distribuição de água, tornando a sua remoção mais difícil.
Mais pesquisas são necessárias
Liao disse que são necessárias mais pesquisas para identificar os processos moleculares que governam a resposta de biofilmes complexos contendo muitos tipos de micróbios.
Ela 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 nanoplásticos e a dinâmica bactérias-fagos, destacando o aumento dos riscos microbianos associados aos nanoplásticos transmitidos pela água”, disse Liao.
Outros pesquisadores no estudo incluem o seguinte:
- Haibo Wang, Professor Associado, Centro de Pesquisa em Ciências Ambientais, Academia Chinesa de Ciências, Pequim, China
- Hui Chen, pesquisador, Centro de Pesquisa em Ciências Ambientais, Academia Chinesa de Ciências, Pequim, China
- Chujin Ruan, estudante de doutorado, Microbiologia Ambiental, Instituto Federal Suíço de Ciência e Tecnologia da Água, Dübendorf, Suíça
- Corey Schwartz, estudante de doutorado, Instituto Rice de Engenharia Civil e Ambiental, Rice University, Texas
- Baoyu Shi, Professor, Centro de Pesquisa em Ciências Ambientais, Academia Chinesa de Ciências, Pequim, China
- Pedro Alvarez, Professor de Engenharia Civil e Ambiental e do Rice Institute, Rice University, Texas
- Pingfeng Yu, estudante de doutorado, Faculdade de Ciências Ambientais e de Recursos, Universidade de Zhejiang, Hangzhou, China
