Wpływ cząsteczek tworzyw sztucznych na błony komórkowe
Każdego roku środowisko naturalne zanieczyszczane jest milionami ton zużytego plastiku, który przed przeniknięciem do łańcucha pokarmowego rozkłada się na mikro- i nanocząsteczki. Powszechnie wiadomo, że cząsteczki plastiku mogą przenosić toksyczne substancje, jednak ich wpływ na żywe organizmy nie jest jeszcze dokładnie poznany. Pierwszą barierą, jaką napotykają wnikające do organizmu nanocząsteczki plastiku, jest błona komórkowa. W ramach finansowanego z funduszy UE projektu NANOPLAST (A computational study of the interaction between nanoplastic and model biological membranes) zbadano mechanizmy fizyczne stojące za uszkodzeniami błon komórkowych spowodowanymi oddziaływaniem cząstek plastiku. Naukowcy opracowali nowe narzędzia obliczeniowe do symulacji interakcji pomiędzy nanocząsteczkami najczęściej występujących polimerów a błonami lipidowymi. Do narzędzi tych należą m.in. nowe gruboziarniste modele molekularne dwóch popularnych polimerów hydrofobowych – polipropylenu (PP) i polietylenu (PE). Modele te zostały wykorzystane do badania interakcji między nanocząsteczkami polimerów a homogenicznymi błonami składającymi się z molekuł lipidowych jednego rodzaju i lateralnie heterogenicznymi błonami, w których skład wchodzą różne lipidy. Błony drugiego rodzaju są najbardziej zbliżone do błon plazmatycznych charakteryzujących się niezwykle zróżnicowanym składem lipidowym. Uczestnicy projektu NANOPLAST opisali zachowanie trzech polimerów hydrofobowych w modelowych dwuwarstwach lipidowych: polietylenu (PE), polipropylenu (PP) i polistyrenu (PS). Okazało się, że każdy z tych polimerów w kontakcie z błonami homogenicznymi zachowuje się inaczej. Przykładowo, polipropylen i polistyren rozpuszczają się w rdzeniu dwuwarstwy, podczas gdy polietylen tworzy ciekłe agregaty. Zachowanie tych trzech polimerów jest różne również w przypadku błon heterogenicznych. Zmiany struktury błon i lateralnej organizacji lipidów mogą zaburzać prawidłowe funkcjonowanie białek błonowych i innych składników błon komórkowych, tym samym wpływając na całościowe funkcjonowanie komórki. Z tego powodu dokładne scharakteryzowanie oddziaływania cząsteczek plastiku na błony komórkowe pomoże naukowcom lepiej poznać toksyczny wpływ tych cząsteczek na żywe organizmy z chemicznego punktu widzenia. Tworzywa sztuczne można znaleźć w każdym zakątku Ziemi. Wyniki projektu NANOPLAST wydatnie wskazują ich wpływ na naszą planetę, podkreślając jednocześnie konieczność lepszego poznania tego wpływu oraz opracowania skutecznego sposoby redukcji ilości plastikowych śmieci.
Słowa kluczowe
Błona komórkowa, nanocząsteczki, NANOPLAST, polimer hydrofobowy, lipidy