Mikro- und Nanoplastik: mögliche Wechselwirkungen mit Antibiotika

Mikroplastik und mögliche Wechselwirkungen mit Medikamenten

Die Verbreitung von Mikro- und Nanoplastik und mögliche Gesundheitsfolgen finden in Öffentlichkeit und Wissenschaft zunehmend Aufmerksamkeit.

Beispielsweise wurden in einer Studie an einer bestimmten Gruppe von Patienten mit einer Halsschlagaderoperation Kunststoffpartikel in einigen Gefäßablagerungen gefunden. Diese Stichprobe lässt sich nicht auf die gesamte Bevölkerung übertragen. Plastik gelangt zudem in Nahrungsnetze weit entfernter Regionen wie der Galapagosinseln. Auch die Grenzen des Recyclings und entsprechende Werbeaussagen sind umstritten; so wurde ExxonMobil wegen des Vorwurfs irreführender Aussagen zum Kunststoffrecycling verklagt (XOM ).

Kunststoffpartikel können auch mit Medikamenten wechselwirken. Computer- und Laboruntersuchungen deuten darauf hin, dass bestimmte Partikel Antibiotikamoleküle binden und deren biologische Wirkung verändern können. Ein Therapieversagen bei Patienten wurde damit nicht nachgewiesen.

Ein Team mit Forschenden aus Bonn, Wien, Bath, Umeå und Debrecen veröffentlichte die Ergebnisse in Scientific Reports unter dem Titel „Die Adsorption von Medikamenten an Nanoplastik hat schwere biologische Auswirkungen“.

Chemische Wechselwirkungen von Mikro- und Nanoplastik

In Computermodellen untersuchte das Team Wechselwirkungen von Tetracyclin mit Polyethylen, PE, Polypropylen, PP, Polystyrol, PS, und Nylon 6,6, N66.

Die verwendeten chemischen Rechenverfahren modellieren molekulare Wechselwirkungen in silico, also am Computer.

Als Nanoplastik werden häufig Partikel unter einem Mikrometer beziehungsweise 0,001 Millimeter bezeichnet; die Definitionen variieren. Kleine Abmessungen können die Verteilung im Organismus beeinflussen, bestimmen das Risiko aber nicht allein.

Kunststoffprodukte und synthetische Textilien können Partikel freisetzen, etwa in die Raumluft oder beim Waschen ins Wasser. Die Studie hat die Belastung nicht für jedes Wohn- oder Krankenhausumfeld gemessen.

Tetracyclin wird gegen bestimmte bakterielle Infektionen eingesetzt. Es ist kein allgemeines Ersatzmittel für alle Infektionen, die gegen andere Antibiotika resistent sind.

Quelle: Nature

Bindungsneigung von Nylon im Modell

Die berechnete Bindungsneigung zu Tetracyclin nahm in der Reihenfolge N66, PS, PP und PE ab. Daraus folgt nicht, dass Nylon unter jedem gesundheitlichen Gesichtspunkt der gefährlichste Kunststoff ist.

Sinngemäß betonte Lukas Kenner, dass die starke Bindung an Nylon weitere Untersuchungen zur Exposition in Innenräumen wichtig macht.

Aus Textilien freigesetzte Partikel können eingeatmet werden. Unterschiede zwischen Innen- und Außenluft hängen von der jeweiligen Umgebung und Messmethode ab; ein einzelner Faktor gilt nicht überall.

Lukas Kenner – Forscher an der Medizinischen Universität Wien

Neben möglichen direkten Wirkungen von Kunststoffpartikeln sollten daher auch Wechselwirkungen mit Arzneimitteln untersucht werden. Das Ausmaß klinischer Folgen ist noch offen.

Simulationen und Zellversuche

Das Team untersuchte ausgewählte Kunststoff-Arzneistoff-Strukturen in molekularen Simulationen unter verschiedenen Wasser- und Temperaturbedingungen. Die beobachtete Bindungsneigung belegt nicht, dass die Strukturen in jeder realen Umgebung dauerhaft bestehen.

Quelle: Nature

Ergänzend wurden menschliche und murine Zelllinien untersucht. Gemessen wurde die durch Tetracyclin ausgelöste Bildung eines fluoreszierenden Reporterproteins, nicht die Abtötung von Bakterien oder eine Infektionsbehandlung bei Patienten.

Die in den Zellversuchen eingesetzten PS-, PE- und PET-Partikel verringerten das tetracyclinabhängige Reportersignal. Diese Materialauswahl unterscheidet sich von den vier Kunststoffen der Computermodelle. Das Ergebnis zeigt eine veränderte biologische Wirkung im Test, keine gemessene Verringerung des klinischen Behandlungserfolgs.

Quelle: Nature

Wenn Partikel Medikamente tragen, könnten sie deren örtliche Verteilung verändern. Ob dabei in bestimmten Geweben schädliche Konzentrationen entstehen, muss gesondert untersucht werden.

Was bedeutet das für Antibiotikaresistenzen?

Die Anreicherung von Antibiotika an Partikeloberflächen und eine veränderte Verfügbarkeit könnten für die Auswahl resistenter Bakterien relevant sein. Die Studie hat die Entstehung solcher Bakterien jedoch nicht direkt nachgewiesen. Dosis, Dauer und Umgebung der Exposition spielen ebenfalls eine Rolle.

Kenner hob sinngemäß hervor, dass örtliche Konzentrationen an Kunststoffoberflächen genauer untersucht werden sollten.

Stärker bindende Materialien wie Nylon 6,6 und Polystyrol könnten dabei relevant sein. Ein Anstieg von Resistenzen im Labor oder bei Patienten wurde in dieser Untersuchung nicht bewiesen.

Lukas Kenner – Forscher an der Medizinischen Universität Wien

Auch andere Ansätze gegen resistente Infektionen werden erforscht. Dazu gehören Bakteriophagen, also Viren, die Bakterien infizieren, mRNA-Impfstoffe zur Infektionsvorbeugung und antibakterielle synthetische Polymere. Impfstoffe sollen Infektionen verhindern und erfüllen damit eine andere Aufgabe als die unmittelbare Behandlung mit Antibiotika.

Unternehmen für Wasserqualität und Analytik

VLTO Preisdiagramm

Veralto entstand durch die Abspaltung des Geschäftsbereichs Environmental & Applied Solutions von Danaher (DHR ) im September 2023. Beide Unternehmen werden getrennt geführt.

Zur Übernahmegeschichte von Danaher gehört auch der Erwerb von Pall Corporation im Jahr 2015. Daraus folgt jedoch nicht, dass Pall auf Veralto übertragen wurde. Die jeweiligen Marken und Aktivitäten müssen getrennt betrachtet werden.

Veralto gliedert seine Aktivitäten in Water Quality sowie Product Quality & Innovation. Der zweite Bereich umfasst unter anderem Kennzeichnung, Verpackungs- und Farbmanagementlösungen.

Quelle: Veralto

Die angeführte historische Präsentation ordnete ungefähr die Hälfte der Umsätze Nordamerika und den Rest Europa sowie wachstumsstarken Märkten zu. Umsatzanteile sind keine Gewinnanteile und können sich verändern.

Verbrauchsmaterialien und Dienstleistungen schaffen wiederkehrende Umsätze. Die im Artikel genannten 57% sind eine historische Kennzahl und keine Garantie für künftige Einnahmen oder Gewinne.

Quelle: Veralto

Nach eigenen Angaben tragen die Lösungen des Unternehmens zur Wasserqualität für Milliarden Menschen bei. Das bedeutet nicht, dass Veralto den gesamten jeweiligen Aufbereitungsprozess selbst betreibt.

Sensoren, Analysegeräte und Aufbereitungssysteme können bei der Bewältigung von Wasserverschmutzung helfen. Nicht jedes Produkt erkennt oder entfernt sämtliche Mikro- und Nanoplastikpartikel.

Im Oktober 2024 übernahm Veralto die Holdinggesellschaft von TraceGains. Das Unternehmen bietet cloudbasierte Software für Compliance und Produktentwicklung in der Lebensmittel- und Getränkeversorgungskette. Das ist keine Technologie zur direkten Kunststofffilterung.

Quelle: Veralto

Der Bedarf an Wasser- und Produktqualität kann Geschäftsmöglichkeiten schaffen. Zunehmende Verschmutzung allein garantiert jedoch weder Umsatz- noch Gewinnwachstum.

TMO Preisdiagramm

Thermo Fisher Scientific bietet Laborgeräte, Analysewerkzeuge und Dienstleistungen für die Biopharmabranche. Die Mitarbeiterzahl im Artikel ist eine historische Angabe.

Zu den bedienten Bereichen gehören:

• Lebenswissenschaften
• Pharmazeutika
• Biotechnologie
• medizinische Diagnostik

Das Unternehmen bedient einen großen Markt. Die angeführten 235 Milliarden US-Dollar bezeichnen eine damalige Einschätzung des adressierbaren Marktes, nicht den eigenen Umsatz oder sichere künftige Verkäufe.

Geräte und Dienstleistungen können Forschung, Entwicklung und Herstellung fortgeschrittener Therapien und anderer biotechnologischer Produkte unterstützen.

Quelle: ThermoFisher

Analysegeräte von Thermo Fisher können in der Mikro- und Nanoplastikforschung eingesetzt werden. Verschmutzung zu messen ist nicht dasselbe, wie sie direkt zu beseitigen; Grenzen hängen unter anderem von Material, Größe und Probenart ab.

Biowissenschaften, Diagnostik und Umweltüberwachung bieten unterschiedliche mögliche Nachfragequellen.

Übernahmen und Partnerschaften können Fähigkeiten erweitern, verursachen aber auch Kosten und Integrationsrisiken.

Quelle: ThermoFisher

Neue analytische Möglichkeiten in Präzisionsmedizin, Proteomik, Elektronenmikroskopie und Umweltforschung können zusätzliche Märkte erschließen. Daraus folgt keine Gewissheit über das künftige Umsatzwachstum von Thermo Fisher.

Studienreferenz:

^{1. Dick, L., Batista, P. R., Zaby, P., et al. (2024). Die Adsorption von Medikamenten an Nanoplastik hat schwere biologische Auswirkungen. Scientific Reports, 14, Artikel 25853. https://doi.org/10.1038/s41598-024-75785-4}