Uno studio scopre che le plastiche generano radicali reattivi nell'acqua

Reazioni elettrostatiche all'interfaccia con l'acqua

Per decenni la scienza dei materiali ha considerato i polimeri sintetici chimicamente non reattivi quando immersi in ambienti acquosi. Questa convinzione è stata ribaltata da una ricerca guidata da Naixin Qian e pubblicata su Nature, come riportato da Hackaday e messo in evidenza nelle recenti notizie sui brevetti. Questa innovazione scientifica ha rivelato un meccanismo finora sconosciuto che si verifica tra le comuni microplastiche e l'acqua, in cui l'interfaccia di contatto rilascia radicali idrossilici (HO•) altamente reattivi.

I radicali idrossilici sono la variante neutra dello ione idrossido (OH–) e mostrano un'estrema instabilità chimica a causa di un elettrone spaiato, simile a molecole di ossigeno singoletto liberate al confine del materiale. La forza motrice di questa reazione deriva dall'effetto elettrostatico, una proprietà intrinseca strettamente legata alle plastiche. In test di laboratorio su sei tipi di microplastiche, i ricercatori hanno osservato livelli variabili di produzione di radicali liberi, con le concentrazioni più elevate nei materiali più idrofobici.

Rischi diretti per la biologia cellulare

La scoperta getta nuova luce sui rischi biologici posti dalle micro- e nanoplastiche (MNP). Sebbene gli organismi biologici abbiano sviluppato meccanismi cellulari di riparazione per catturare i radicali liberi e mitigare i danni al DNA, elevate concentrazioni localizzate possono sopraffare queste difese. Secondo i risultati documentati da Hackaday, l'effetto elettrostatico attrae inizialmente le biomolecole cariche direttamente sulla superficie della particella prima che la generazione di radicali abbia effetto.

Per valutare la vulnerabilità biologica, i ricercatori hanno esposto globuli rossi di topo a microplastiche di polistirene (PS). L'esperimento ha prodotto danni letali ai globuli rossi, indicando almeno tre meccanismi distinti attraverso i quali le MNP possono danneggiare il tessuto vivente: l'attrazione fisica delle cariche, l'ossidazione indotta dai radicali e la rottura della membrana cellulare.

Implicazioni per il rilevamento e la progettazione dei materiali

Sebbene ai risultati universitari non sia stato associato alcun brevetto di fabbricazione, rivendicazione di proprietà intellettuale o formulazione proprietaria, comprendere questa via chimica fornisce una nuova base tecnica per gli sviluppatori di polimeri. Come osservato da Hackaday, identificare come le plastiche interagiscono chimicamente con l'acqua è cruciale anche per modellare l'invecchiamento fisico delle plastiche nel tempo.

Un ostacolo centrale nel dibattito ambientale in corso resta la difficoltà di rilevare in modo affidabile le micro- e nanoplastiche all'interno dei tessuti biologici. Come spesso analizzato dalla rivista sui brevetti, i ricercatori osservano che chiarire come queste particelle si comportano all'interno degli organismi viventi potrebbe aiutare a perfezionare gli strumenti di rilevamento in laboratorio e guidare la futura invenzione di composti sintetici davvero inerti.

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