Au milieu de l'inquiétude croissante suscitée par le plastique qui pollue notre environnement, des chercheurs en biomédecine et en optique de l'Université de Rochester s'efforcent de mieux comprendre la prévalence des microplastiques dans l'eau potable et leurs impacts potentiels sur la santé humaine.

Ils collaborent avec SiMPore, une entreprise qui utilise la technologie des nanomembranes initialement développée à l'Université, concevoir des moyens de filtrer et d'identifier rapidement les particules de plastique de 5 mm ou moins dans les échantillons d'eau potable. Ils testeront ensuite la capacité de ces particules à traverser une barrière microscopique qui simule la muqueuse d'un intestin humain.

"Nous voulons voir dans quelle mesure les particules que vous consommez dans votre eau potable peuvent passer par votre intestin et dans vos autres organes, " dit Greg Madejski, un stagiaire postdoctoral dans le laboratoire de James McGrath, professeur de génie biomédical. Madejski coordonne la recherche avec le laboratoire de Wayne Knox, professeur d'optique. McGrath et Knox sont tous deux affiliés au programme de science des matériaux.

Les microplastiques sont utilisés comme ingrédients dans les filtres à cigarettes, fibres textiles, et produits de nettoyage ou de soins personnels. D'autres se produisent lorsque des articles en plastique plus gros sont usés par le soleil, vent, et des vagues. On les trouve au sommet des montagnes et au fond des océans; dans l'air que nous respirons et dans l'eau que nous buvons. Le nombre exact de microplastiques absorbés par l'homme, et combien de mal cela leur cause a été difficile à évaluer parce que les particules - en dessous de 100 microns - sont si petites et difficiles à détecter.

"Ce sont des particules qu'on ne peut pas ramasser avec des pincettes, qu'on ne voit même pas à l'œil nu, " dit Madejski. Ils échappent à la " méthode traditionnelle d'écumer la surface de l'eau avec un filet à plancton et de tout ramasser, " il dit.

Au lieu de cela, les chercheurs filtreront l'eau à travers des feuilles de nitrure de silicium cent fois plus fines que le diamètre d'un cheveu humain. Ces nanomembranes SiMPore, basé sur des prototypes initialement créés dans le laboratoire McGrath, comportent des fentes de la taille d'un micron. "Cela nous permet d'attraper des débris de la taille du micron, " dit Madejski. " Et parce que les draps sont si fins, vous pouvez filtrer une quantité importante d'eau à travers eux sans trop de pression."

La couche de débris microscopiques qui s'accumule à la surface des membranes est analysée de diverses manières pour déterminer la quantité de particules microplastiques.

Les particules peuvent être colorées avec le colorant Nile Red, par exemple, qui adhère aux plastiques. Microscopie Raman, utilisé dans le laboratoire Knox, fait briller un laser brillant sur le matériau pour obtenir des informations sur les liaisons chimiques - essentiellement "une empreinte moléculaire de ce qu'est ce matériau, " dit Madejski. " Cela ne fonctionne pas aussi bien avec du matériel fluorescent, que sont de nombreux plastiques, mais il peut clairement identifier des billes de polystyrène de 10 microns, par exemple."

Les chercheurs espèrent également utiliser des techniques de spectroscopie photoélectronique à rayons X et de spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie pour étudier plus avant la composition des particules microplastiques.

"La beauté des membranes nanométriques est que vous pouvez les adapter à une large gamme d'outils de caractérisation, " dit Madejski.

Les particules identifiées comme étant des microplastiques seront séparées et « alimentées » dans des lignées cellulaires épithéliales humaines Caco2 qui sont largement utilisées comme modèle de barrière épithéliale intestinale. Cela aidera à déterminer dans quelle mesure les particules sont absorbées dans le corps.

En collaboration avec David Rowley du City of Rochester Water Bureau, des échantillons d'eau sont analysés à chaque étape du système de purification et d'approvisionnement en eau alimenté par gravité de 35 milles de long de la ville, qui s'étend du lac Hemlock à haute altitude, où la ville puise son eau, par des tuyaux et des réservoirs, et finalement atteindre des destinations telles que les fontaines et les robinets dans les laboratoires et les couloirs de Goergen Hall sur le campus River de l'Université.

Il est urgent d'en savoir plus sur la prévalence des microplastiques et leurs impacts potentiels sur la santé humaine, dit Madejski, qui a récemment participé à un atelier sur les microplastiques au Woods Hole Oceanographic Institute.

"Une chose à garder à l'esprit est qu'au cours des 70 dernières années environ, nous avons produit environ 4 milliards de tonnes de plastique; au cours de la prochaine décennie, nous devons doubler ce montant, " dit Madejski.