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Dallo studio emerge che nanoparticelle di polistirene da 20 nanometri – cento volte più piccole di un granello di polvere – hanno causato un danno alle cellule maggiore rispetto a quelle da 80 nanometri. Inoltre, le cellule di orata sono risultate circa quattro volte più sensibili alle nanoplastiche rispetto a quelle di trota.

“Le particelle di plastica si sono attaccate alle membrane delle cellule, causando cambiamenti visibili nella loro forma e struttura, con tracce già evidenti dopo 30 minuti di esposizione. Solo le nanoplastiche da 20 nanometri hanno danneggiato gravemente le cellule nel tempo, portandole a una morte cellulare programmata (per apoptosi). E i primi segni evidenti di questo processo includevano il restringimento della cellula, la formazione di protuberanze sulla membrana, l’esposizione della fosfatidilserina (una molecola essenziale per il funzionamento della cellula) sulla superficie esterna della membrana, chiaro segnale di ‘agonia’ della cellula, fino alla frammentazione del DNA”, spiega Paolo Roberto Saraceni, ricercatore del Laboratorio ENEA Biotecnologie RED e coautore dello studio.

“I risultati ottenuti – sottolinea Saraceni – evidenziano che la salute degli ecosistemi acquatici e terrestri, con il loro relativo impatto sulla salute umana, è strettamente interconnessa e può venire drammaticamente compromessa dalla diffusione dell’inquinamento da nanoplastiche se non affrontato con la dovuta tempestività”. Grazie a questo studio i ricercatori hanno identificato i possibili meccanismi alla base del danno ai tessuti biologici causato dalle nanoplastiche, attraverso l’applicazione di sistemi biotecnologici innovativi[3] e lo sviluppo di modelli sperimentali animal free avanzati. Tali modelli si sono rivelati cruciali per ampliare la comprensione dell’impatto dei rifiuti plastici sulla salute degli ecosistemi, permettendo di ottenere dati riproducibili e di condurre studi su larga scala.

Le nanoparticelle di plastica (visibili solo al microscopio e con dimensioni inferiori a 1000 nanometri, ossia circa 50-100 volte più piccole del diametro di un capello) hanno attirato l’attenzione della comunità scientifica per la capacità di attraversare membrane biologiche come quella intestinale e la barriera emato-encefalica[4], aumentando la loro tossicità potenziale verso gli organismi marini. “Le nanoparticelle possono causare effetti come tossicità cellulare, neurotossicità, genotossicità[5], stress ossidativo, alterazioni metaboliche, infiammazioni e malformazioni nello sviluppo delle specie marine, ma i meccanismi cellulari e molecolari alla base di questi impatti non sono ancora completamente compresi”, sottolinea Saraceni.

La contaminazione degli ambienti marini e di acqua dolce da parte delle nanoplastiche è considerata una minaccia globale per gli organismi viventi che li popolano. La produzione di plastica nel mondo è stata di oltre 400 milioni di tonnellate nel 2022 e le stime più recenti prevedono che raddoppierà nei prossimi 20 anni fino a triplicare entro il 2060[6]. La maggior parte dei rifiuti plastici non viene gestita correttamente: solo il 9% è riciclato, il 19% incenerito e il resto finisce in discariche o siti di smaltimento non controllati. Questo contribuisce all’accumulo di plastica nell’ambiente e sono soprattutto gli ecosistemi marini a subire l’impatto maggiore: si stima che più di 171 trilioni di particelle di plastica si accumulino nell’ambiente marino, degradandosi in frammenti più piccoli: il polistirene è una delle materie plastiche non biodegradabili più comuni e contribuisce significativamente all’inquinamento plastico ambientale. Tra le più frequentemente trovate negli organismi marini, presenta una tossicità significativamente maggiore rispetto ad altri polimeri testati. La sua potenziale tossicità per gli organismi acquatici e gli ecosistemi rimane una preoccupazione e, per questo, servono ulteriori ricerche per indagare su scala più ampia gli effetti a lungo termine”, conclude Saraceni.

[1] Sparus aurata

[2] Oncorhynchus mykiss

[3]  Innovativi approcci molecolari ‘omici’ di trascrittomica. La parola “omici” si riferisce a tecniche che analizzano tutto di un certo tipo in un organismo, non solo una parte. Per esempio: genomica (studia tutti i geni), proteomica (studia tutte le proteine) e trascrittomica (studia tutte le molecole di RNA, l’acido ribonucleico, presenti in tutte le cellule che aiutano a “tradurre” le istruzioni contenute nel DNA per produrre le proteine, fondamentali per il funzionamento del corpo).

[4] La barriera emato-encefalica è una struttura protettiva che separa il sangue dal tessuto nervoso del cervello e del sistema nervoso centrale. Il suo scopo principale è controllare quali sostanze possono passare dal sangue al cervello, proteggendolo da sostanze nocive e mantenendo un ambiente stabile per il funzionamento dei neuroni.

[5]  Per genotossicità si intende la capacità di una sostanza chimica o di un agente fisico di danneggiare il materiale genetico di una cellula, cioè il DNA. Questo danno può portare a mutazioni, rotture cromosomiche o altre alterazioni genetiche, con potenziali effetti sulla salute, tra cui lo sviluppo di tumori o malattie genetiche.

[6] Dati Plastic Europe.