Alomtegenwoordige micro- en nanoplastics ontdekt die de efficiëntie van antibiotica verminderen

Microplastics overal

Er is een groeiend bewustzijn onder zowel het publiek als de wetenschappelijke gemeenschap dat microplastics een ernstig probleem vormen.

Bijvoorbeeld, microplastics worden nu gevonden in de halsslagader van de helft van de patiënten die in een speciale studie zijn getest. Ze vinden ook hun weg in het voedsel van bedreigde diersoorten tot aan de Galapagoseilanden. Het recyclen van plastic is vaak minder efficiënt of minder goed uitgevoerd dan men zich voorstelt, wat leidt tot rechtszaken tegen bedrijven zoals ExxonMobil vanwege hun plasticproductie (XOM ).

En het lijkt erop dat het probleem nog groter is dan we ons realiseerden. Niet alleen vinden plastics hun weg in menselijke en dierlijke lichamen, maar ze kunnen ook de efficiëntie van antibiotica verminderen.

Dit werd ontdekt door onderzoekers van de Universiteit van Bonn (Duitsland), de Universiteit van Wenen, de Universiteit van Bath (Verenigd Koninkrijk), de Universiteit van Umeå (Zweden) en de Universiteit van Debrecen (Hongarije). Ze publiceerden hun bevinding in Scientific Reports, onder de titel “De adsorptie van geneesmiddelen op nanoplastics heeft ernstige biologische impact¹”.

Micro & Nanoplastische chemische interacties

De onderzoekers onderzochten de interacties van veelvoorkomende antibiotica met een selectie van de meest gebruikte kunststoffen: polyethyleen (PE), polypropyleen (PP), polystyreen (PS) en nylon 6,6 (N66).

Hiervoor gebruikten ze chemische berekeningen, een methode die de interactie tussen chemische verbindingen “in-silico” (in een computerprogramma) berekent.

Ze richtten zich voornamelijk op nanoplastics, of kunststofdeeltjes kleiner dan 0,001 millimeter, die als bijzonder schadelijk voor mensen en het milieu worden beschouwd vanwege hun kleine formaat.

Deze deeltjes worden in grote hoeveelheden uitgestoten door de plastic in onze omgeving, huis en kleding, vooral kleding, met zowel hoge emissies in binnenlucht als in water door wasmachines. Hetzelfde kan worden verwacht in medisch gecontroleerde omgevingen zoals ziekenhuizen.

Het bestudeerde antibioticum was tetracycline, een breed-spectrum antibioticum dat wordt gebruikt om infecties te bestrijden die al resistent zijn tegen andere eenvoudigere antibiotica.

Bron: Nature

Nylon: De grootste schuldige

De onderzoekers ontdekten dat nylon verreweg de slechtste microplasticdeeltjes vormt als het gaat om binding aan tetracycline.

“De binding was bijzonder sterk met nylon, wat wijst op een grotendeels onderschatte gevaar binnenshuis.

De micro‑ en nanoplasticbelasting is daar ongeveer vijf keer hoger dan buitenshuis. Nylon is een van de redenen hiervoor: het wordt vrijgegeven uit textiel en komt via de ademhaling in het lichaam, bijvoorbeeld.

Lukas Kenner – leidende onderzoeker uit Wenen voor het project

Dus, microplastics kunnen niet alleen op zichzelf toxisch zijn, maar ze kunnen ook de werking van antibiotica beïnvloeden, wat zeer belangrijk is om te overwegen nu de hoeveelheid microplastics in het lichaam toeneemt.

Testen in water en levende cellen

Vervolgens controleerden ze hoe het antibioticum‑microplastic‑aggregaat reageerde op water en temperatuur. In alle geteste omstandigheden bleef het aggregaat in water bestaan, wat aangeeft dat het waarschijnlijk ook in realistische omgevingen zo zal blijven.

Bron: Nature

Computersimulaties waren een goede manier om te begrijpen hoe de antibiotica reageren op de plasticdeeltjes op atomair niveau, maar dit bewees niet volledig dat hetzelfde in de praktijk zou gebeuren. Daarom voerden de onderzoekers ook tests uit op levende cellen in‑vitro.

Het toonde aan dat de biologische activiteit van tetracycline aanzienlijk daalt in aanwezigheid van nanoplasticdeeltjes. Dus niet alleen worden de antibioticum‑moleculen gebonden door de plastics, maar het lijkt duidelijk de effectiviteit van het geneesmiddel te verminderen.

Bron: Nature

De micro‑ en nanoplastics staan er ook om bekend dat ze zich soms ophopen in specifieke cellen of weefsels. Nu ze bekend staan antibiotica mee te dragen, kan dit leiden tot lokaal hoge concentraties antibiotica, wat extra ongewenste bijwerkingen kan veroorzaken.

Veroorzaken microplastics antibioticaresistentie?

De aanwezigheid van intacte maar inefficiënte antibiotica is een ernstig probleem. Hoe meer dodelijke bacteriën worden blootgesteld aan antibiotica, hoe groter de kans dat ze resistentie tegen het geneesmiddel ontwikkelen.

Het wordt zelfs nog erger, aangezien aangetoond is dat nanoplasticdeeltjes de antibiotica concentreren, terwijl ze hun effect tot op zekere hoogte nog neutraliseren.

“Onze bevinding dat de lokale concentratie van antibiotica op het oppervlak van de nanoplasticdeeltjes kan toenemen, is bijzonder verontrustend.

Deze toename in concentratie zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van antibioticaresistente bacteriën. Kunststoffen zoals nylon 6,6, maar ook polystyreen, die sterker bindt aan tetracycline, zouden daarom het risico op resistentie kunnen verhogen.”

Lukas Kenner – leidende onderzoeker uit Wenen voor het project

Dit illustreert waarschijnlijk de noodzaak voor nieuwe antibacteriële behandelingen die niet afhankelijk zijn van antibiotica, waarbij gelukkig tegelijk een aantal nieuwe technologieën opduiken, van het benutten van virussen die bacteriofagen worden genoemd, tot mRNA‑vaccins of ironisch genoeg synthetische polymeren die chemisch gezien niet volledig verschillen van plastics.

Bedrijven voor mitigatie van microplastics

VLTO Prijsgrafiek

Veralto is het resultaat van de spin‑off van watergerelateerde activiteiten van het meet‑ en milieugrootconcern Danaher (DHR ).

Als zodanig is het de erfgenaam van de Pall Corporation overgenomen door Danaher in 2015, een wereldleider in waterzuiveringsproducten.

Veralto is een groep bestaande uit vele bedrijven, die kan worden verdeeld in 2 segmenten: waterkwaliteit & productkwaliteit/productie.

Bron: Veralto

In totaal haalt Veralto de helft van zijn inkomsten uit Noord‑America, en een kwart elk uit Europa en groeimarkten (de rest van de wereld).

Het bedrijf richt zich op het creëren van een stabiele inkomstenstroom, met 57 % van de verkoop terugkerend, aangezien de machines integraal zijn voor de dagelijkse operaties van klanten en regelmatig verbruiksartikelen voor de geïnstalleerde apparatuur nodig hebben.

Bron: Veralto

Het bedrijf is verantwoordelijk voor ten minste een deel van het waterzuiveringsproces voor meer dan 3,4 billion mensen wereldwijd.

Zijn filters, sensoren en waterreinigingssysteem zullen steeds belangrijker worden bij het aanpakken van het probleem van algemene vervuiling door microplastics in ons zoet‑ en afvalwater.

Volgens het DNA van het bedrijf, dat voortkomt uit de opeenvolgende overnames van Danaher, breidt het zich uit via overnames, met recentelijk de overname van TraceGains, een cloud‑gebaseerde softwareleverancier voor het sourcen van ingrediënten, gebruikt door de voedings‑ en drankenindustrie. Dit zou de positie van Veralto op elke stap in de waardeketen versterken bij het leveren van diensten aan de voedselproductiesector (productkwaliteitssegment).

Bron: Veralto

Veralto is een toonaangevend bedrijf in het watersegment, evenals in voedselveiligheid. Met toenemende vervuiling, inclusief microplastics, is het waarschijnlijk dat het zal blijven groeien door extra monitoring‑ en vervuilingsremediatie‑oplossingen te bieden.

TMO Prijsgrafiek

ThermoFisher is een leider in laboratoriuminstrumenten en analytische tools voor de chemische en biotechnologische industrie, met 125.000 medewerkers.

Het biedt innovatieve en geavanceerde oplossingen voor een reeks toepassingen, waaronder:

• levenswetenschappen
• farmaceutica
• biotechnologie
• medische diagnostiek

Dit omvat een zeer grote markt, van $235 miljard. Het vermogen om zo’n breed scala aan sectoren te bedienen is gedeeltelijk te danken aan haar positie aan de voorhoede van nanotechnologie‑ontwikkeling, die bijdraagt aan de vooruitgang van oplossingen die wetenschappelijke ontdekkingen stimuleren en de gezondheidsresultaten verbeteren.

Dit maakt het een belangrijke partner voor productie op schaal van geavanceerde medische behandelingen en andere biotechnologische producten.

Bron: ThermoFisher

De instrumenten van Thermo Fisher helpen bij het monitoren van nanoplasticvervuiling, ter ondersteuning van milieustudies en vervuilingsbeheer. Hun technologieën zijn essentieel bij het ontwikkelen van methoden om de impact van nanoplastics in verschillende ecosystemen en industrieën te verminderen.

De brede toepassingen in biosciences, medische diagnostiek en milieumonitoring creëren meerdere groeikansen.

Bovendien versterken strategische overnames en partnerschappen haar nanotechnologiecapaciteiten en marktbereik, wat het groeipotentieel verder stimuleert en de trend van opeenvolgende overnames in de afgelopen jaren voortzet.

Bron: ThermoFisher

Dus over het geheel genomen, nu de biotechnologie‑industrie groeit, evenals de behoefte om vervuiling zoals microplastics te monitoren, is het waarschijnlijk dat ThermoFisher haar omzet zal blijven laten groeien, terwijl ze ook een cruciale rol speelt bij het creëren van nieuwe markten via nieuwe analytische capaciteiten in precisiegeneeskunde, proteomics, elektronenmicroscopie, enz.

Studieverwijzing:

^{1. Dick, L., Batista, P. R., Zaby, P., et al. (2024). De adsorptie van geneesmiddelen op nanoplastics heeft ernstige biologische impact. Scientific Reports, 14, Article 25853. https://doi.org/10.1038/s41598-024-75785-4}