Микропластик присутствует почти повсюду: мельчайшие частицы пластика можно найти повсюду: от проб воды до биопсий тканей и образцов аутопсии. Теперь ученые впервые «увидели» существование этих микропластиков и пути их движения in vivo.Исследовательская группа из Университетского колледжа Лондона (UCL), Бирмингемского университета и Кингстонского университета использовала технологию лазерной визуализации для визуализации и отслеживания микропластика в глубоких тканях мышей без хирургического вмешательства, что позволило по-новому взглянуть на то, как микропластик мигрирует, накапливается и оказывает долгосрочное воздействие на здоровье организма.
Технология, получившая название «фотоакустическая визуализация», излучает короткие импульсы лазерного света в ткани, заставляя частицы микропластика поглощать световую энергию и генерировать высокочастотные звуковые волны. Затем ультразвуковой детектор получает сигнал и реконструирует изображение, тем самым картируя распределение микропластика в организме. Различные микропластики имеют свои уникальные особенности поглощения света, что позволяет исследователям различать и определять местоположение этих частиц в сложных тканевых средах. В ходе эксперимента исследователи вводили мышам около 0,5 миллиграмма микропластика — «примерно визуально эквивалент горстки очень мелких крупинок соли», — а затем отслеживали его миграцию через живые ткани в течение длительного периода времени.
Стивен Патрик, преподаватель медицинской визуализации в Университетском колледже Лондона, сказал, что команда может точно отслеживать движение микропластика в масштабе месяцев, а не дней, что ближе к их реальному поведению в человеческом организме. Исследования показывают, что этот метод можно использовать для получения более детальных наблюдений о том, где микропластик накапливается в организме, как долго он остается и участвует ли он в возникновении заболеваний головного мозга, кровеносных сосудов и других органов. В основе этого метода визуализации лежат пигменты, добавляемые в потребительские пластиковые изделия для окраски. Эти пигменты обеспечивают идентифицируемые сигналы для фотоакустической визуализации.
В настоящее время легче всего обнаружить черный, серый, зеленый и синий микропластик, поэтому в качестве источников образцов исследовательская группа выбрала обычные пластиковые предметы в повседневной жизни, такие как черные крышки от шариковых ручек и зеленые крышки от бутылок с напитками. Предыдущие исследования показали, что крышки от бутылок выделяют частицы микропластика в процессе закручивания и отвинчивания. Патрик отметил, что если можно уловить типичное распределение цветов микропластика в человеческом теле, то общее содержание можно будет более точно оценить на основе «видимой части». Текущие оценки технологии общего количества микропластика в организме все еще консервативны, но она успешно идентифицировала несколько распространенных типов микропластика, включая полипропилен, который широко используется в пищевых контейнерах и кофейных чашках, и полиэтилен, который содержится в одноразовых пластиковых пакетах.
Растут опасения по поводу воздействия микропластика на здоровье человека. Они были обнаружены в крови, органах и тканях и связаны с различными рисками для здоровья, включая рак, инфаркт миокарда и репродуктивные проблемы. Однако предыдущие исследования часто основывались на анализе тканей после биопсии или диссекции, который имел очевидные ограничения во временном измерении, что затрудняло истинное представление динамического процесса долгосрочной миграции и накопления микропластика in vivo. В то же время традиционные методы химической маркировки могут не только изменить исходное поведение микропластика, но и легко ошибочно принять липидные вещества в организме за сигналы микропластика.
Патрик сказал, что в некоторых существующих методах высокие уровни «полиэтилена», обнаруженные в тканях мозга, вероятно, являются сигналами жирных кислот, которые ошибочно принимают за микропластик. Напротив, жировые отложения не создают мешающих сигналов в используемых в настоящее время диапазонах фотоакустической визуализации, но команде все еще необходимо подтвердить, что другие потенциальные пигменты не вызывают аналогичных помех. Доказано, что новая технология способна обнаруживать отдельные частицы микропластика размером около 45 микрон, что меньше диаметра среднего человеческого волоса.
Для более мелких частиц, особенно нанопластиков, текущие эксперименты не были полностью подтверждены, но неопубликованные результаты показывают, что обнаружение теоретически возможно при таких высоких концентрациях, как сообщалось в предыдущих исследованиях (в шкале низких мг/мл). При более низких концентрациях обнаружение будет более сложным. Патрик считает, что еще есть возможности для значительного улучшения технической точности за счет внедрения большего количества «методов» и более сложной обработки изображений в каналах сбора и обработки сигналов, поскольку в текущей работе используются только относительно простые конфигурации системы и решения для обработки изображений.
В будущих клинических исследованиях было бы идеально перекрестно проверить измерения, полученные с помощью фотоакустической визуализации, с другими независимыми методами, например, с использованием образцов пациентов, перенесших резекцию тканей для диагностики или лечения заболевания. Такая проверка считается необходимым шагом, прежде чем технологию можно будет использовать независимо в клинике для оценки микропластической нагрузки у пациентов. Направления последующих исследований могут включать в себя: систематическое изучение механизмов транспортировки, удержания и выведения микропластика в организме, изучение того, как эти процессы меняются в зависимости от размера частиц, формы и основных заболеваний, а также дальнейший анализ их связи с такими состояниями, как сосудистые заболевания и цирроз печени.