Microplastiche in fluidi biologici: ricerca e caratterizzazione

Abstract

Le microplastiche sono particelle con una dimensione compresa tra 5 mm e 1µm formatesi a causa della degradazione dei materiali plastici e ampiamente disperse nell’ambiente. Diversi studi dimostrano la loro presenza in vari tessuti e fluidi umani. L’attività di tirocinio ha come obiettivo la ricerca di queste particelle in campioni umani per verificare se, durante la permanenza all’interno dell’organismo, esse possano depositarsi nei reni e infine essere espulse mediante le urine. La caratterizzazione chimico-fisica è stata eseguita tramite la tecnica di spettroscopia micro-Raman e l’analisi di Dynamic Light Scattering (DLS). L’analisi DLS è stata impiegata per poter formulare un’ipotesi riguardo a ciò che potrebbe verificarsi durante l’interazione delle microplastiche commerciali con una specifica matrice biologica. Gli spettri ottenuti dai campioni analizzati mediante spettroscopia micro-Raman sono stati confrontati con la banca dati dello strumento utilizzato, mediante il programma dello spettrometro Renishaw Wire, con il database SLoPP Library of Microplastics, e con l’IRUG Spectra Database Index. Per il confronto con gli ultimi due database è stato utilizzato il programma SpeComp, appositamente realizzato ai fini del presente studio. La ricerca di microplastiche nei reni e nell’urina ha dato riscontro positivo, non solo per il rilevamento della presenza di MP vere e proprie, ma anche per la presenza di pigmenti associati ad esse. La caratterizzazione mediante analisi DLS ha invece evidenziato alcuni problemi che devono essere affrontati per poter impiegare tale tecnica in maniera riproducibile su questo tipo di campioni. È stato possibile verificare che le variazioni di concentrazione e di temperatura non siano state determinanti nell’influenzare i parametri misurati, mentre l’aggiunta di piccole quantità di matrice biologica ha profondamente influenzato le analisi evidenziando la necessità di ulteriori studi su soluzioni aventi una matrice meno complessa.

Microplastics are particles with a size between 5 mm and 1μm formed due to the degradation of plastic materials and widely dispersed in the environment. Several studies demonstrate their presence in various human tissues and fluids. The internship activity aims to search for these particles in human samples to verify if, during the permanence inside the organism, they can be deposited in the kidneys and finally be expelled through the urine. The chemical-physical characterization was performed by micro-Raman spectroscopy technique and Dynamic Light Scattering (DLS) analysis. DLS analysis was used to make a hypothesis about what might occur during the interaction of commercial microplastics with a specific biological matrix. The spectra obtained from the samples analysed by micro-Raman spectroscopy were compared with the instrument database used, through the Renishaw Wire spectrometer software, the SLoPP Library of Microplastics database, and the IRUG Spectra Database Index. The SpeComp software was used in order to compare the spectra obtained from the samples with the last two databases, especially developed for the purpose of this study. The search for microplastics in the kidneys and urine has given positive feedback, not only for the detection of the presence of MP, but also for the presence of pigments associated with them. The characterization by DLS analysis has instead highlighted some problems that must be addressed in order to use this technique in a reproducible way on this type of samples. It was possible to verify that the variations in concentration and temperature were not decisive in influencing the measured parameters, while the addition of small amounts of biological matrix profoundly influenced the analyses highlighting the need for further studies on solutions having a less complex matrix.