Prvi put kada sam čuo da se istražuje moguća otrovnost sitnih čestica plastike (mikroplastike i nanoplastike) u meni se pobunio instinkt kemičara: kako može biti otrov nešto što nije reaktivno, nešto što je kemijski nepromjenjivo, inertno? Mogu li biti otrovni dušik i helij? Ne mogu, jer oni ne reagiraju ni sa čime u našem organizmu. Isto tako ne reagiraju ni sintetski polimeri, umjetne smole i plastične mase, jer kad tako ne bi bilo ne bi mogla nastati mirkoplastika. Da bi ona nastala, jasno je, plastika ne smije biti biorazgradiva. Umjesto da se kemijski modificira, razgradi, plastika se usitnjava u sve manje i manje čestice, u mikroplastiku i nanoplastiku. 

Kako bilo da bilo, sićušni komadići plastike u slanoj i slatkoj vodi postaju sve veći problem za okoliš. Svake se godine u svijetu proizvede 300 milijuna tona plastike, od čega oko 10 % završava u rijekama, jezerima i morima. U njima se postupno usitnjava, pa znanstvenici razlikuju mikroplastiku (MP), sa česticama veličine od jednog mikrometra do pet milimetara, te nanoplastiku (NP) sa česticama od jednog nanometra do jednog mikrometra (1 – 1000 nm). Procjenjuje se da samo na površini Atlantskog oceana pluta 12 do 21 milijuna tona čestica mikroplastike veličine između 32 i 651 μm. Čak i na tako udaljenim mjestima kao što je rijeka Miri na Borneu nalazi se prosječno 14,3 čestica plastike u litri vode, što odgovara koncentraciji od 2,1 mg/L.

No da me je moja kemijska intuicija iznevjerila ne kazuje samo činjenica da se takva istraživanja provode, nego i da daju pozitivne rezultate. O tome govori i znanstveni rad trojice kineskih znanstvenika „Toxictiy effects of polystyrene nanoplastics with different sizes on freshwater microalgae Chlorella vulgaris“, objavljen u časopisu Molecules. Bolji sustav za istraživanje toksičnosti nanoplastike teško bi se mogao naći, jer je riječ o jednostavnom, jednostaničnom organizmu koji se vrlo brzo razmnožava. I što su otkrili?

Prije svega ograničili su se – što se vidi već iz naslova – na samo jedan polimer, polistiren (PS) i samo na dvije veličine (nano)čestica (PS-NP): one promjera 50 i 70 nm. Dodatkom nanoplastike broj stanica klorele (Chlorella vulgaris) je i dalje rastao, ali ne tako brzo kao kod kontrolne skupine, dakle kada nije bilo nanoplatike. Nakon 72 sati broj stanica u vodi s nanoplastikom smanjio se za 7 do 63 posto prema broju u čistoj vodi, ovisno o veličini i koncentraciji čestica. Pri najvećoj koncentraciji nanočestica (50 mg/L) s promjerom 50 nm smanjio se broj stanica klorele za već spomenutih 63 %, dok je za čestice od 70 nm smanjenje bilo gotovo upola manje – 34 %.

Autori navedenog rada su usporenje diobe stanica klorele povezali sa smanjenom sposobnošću fotosinteze, no to je tek početak priče. Ono što ometa stanice klorele u rastu i diobi je oksidativni stres. U svakom aerobnom organizmu, dakle onom kojemu za život treba kisik, nastaju reaktivne kisikove vrste (reactive oxygen species, ROS), slobodni radikali koje mu štete oksidirajući lipide i izazivajući mutacije. No kako je moguće da nešto što je nereaktivno, nešto što ne može izazvati kemijsku reakciju potiče nastajanje reaktivnih kisikovih vrsta?

Ovaj put me kemijska intuicija nije prevarila: nanočestice plastike, u ovom slučaju polistirena, doista ne izazivaju nastajanje ROS. Pa kako onda djeluju?

Riječ je o tome da u stanicama postoje enzimi za uklanjanje reaktivnih kisikovih vrsta. Jedan od tih enzima je katalaza. Kada se dodaju nanočestice plastike njezina aktivnost opada. Zaključak: djelujući na katalazu nanoplastika povećava oksidativni stres, jer smeta stanici da se od njega brani.

No ni tu priči nije kraj, jer još uvijek ostaje nejasno kako nanočestice mogu inhibirati enzime. Evo odgovora: čestice plastike, kao i druge koloidne čestice, nose električni naboj. Budući da su (negativno) električki nabijene, vežu se za enzime koji se nalaze na površini stanične membrane i time ih inhibiraju. To se lijepo vidi i iz slike stanice klorele izložene manjim i većim koncentracijama nanočestica polistirena.

I na kraju najvažnije pitanje: što nam takva istraživanja kazuju o opasnosti nanoplastike za ljude? Nema sumnje da isti mehanizam koji smanjuje obranu od oksidativnog stresa u stanicama algi može djelovati i na ljudske stanice. No već i pogubno djelovanje nanoplastike na alge, o kojima ovisi život u rijekama i morima, razlog je za zabrinutost – i poticaj za daljnje istraživanje.

Nenad Raos je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, koji je radio do umirovljenja 2016. godine u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI). Autor je i koautor oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske (računalne) kemije, kemije kompleksnih spojeva, bioanorganske kemije, povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik Prirode te urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji; član je društva ProGeo-Hrvatska i Odjela za prirodoslovlje i matematiku Matice hrvatske. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Autor je 15 znanstveno-popularnih knjiga, posljednje dvije su „Kemija – muza arhitekture“ (u koautorstvu sa Zvonkom Pađanom) i „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“.