A investigação em nanoplásticos deve adotar uma estrutura liderada pela química e integrar métricas a nível molecular para medir, classificar, common e mitigar os impactos ambientais e de saúde.
No contexto mais amplo da poluição world por plásticos, os nanoplásticos têm atraído cada vez mais atenção da comunidade científica, dos decisores políticos e, recentemente, do público em geral. Os nanoplásticos são normalmente formados através da fragmentação de detritos plásticos maiores por meio de processos mecânicos, térmicos, mediados por UV e biológicos, resultando em partículas altamente heterogêneas com diversos tamanhos, formas e composições. Ao contrário dos microplásticos, os nanoplásticos exibem propriedades dependentes do tamanho, como movimento browniano dominante, altas proporções entre área de superfície e quantity e interações aprimoradas com colóides naturais e sistemas biológicos.1.
A persistência dos nanoplásticos nos ecossistemas2 e sua detecção em tecidos humanos3 recentemente ampliaram a preocupação para além da sua distribuição ambiental. À medida que o campo amadureceu, no entanto, uma limitação importante tornou-se evidente: os nanoplásticos ainda são conceituados e estudados principalmente através da lente do tamanho das partículas. Embora analiticamente conveniente, este enquadramento está cada vez mais desalinhado com a química que governa o seu comportamento.
Crédito: JJ Gouin / Alamy Inventory Photograph
Os materiais atualmente rotulados como «nanoplásticos» abrangem um amplo continuum químico, desde oligómeros e aditivos de baixo peso molecular até matrizes poliméricas fragmentadas. Essas espécies diferem marcadamente em solubilidade, reatividade, transporte e interação biológica. Tratá-los como uma categoria única definida por tamanho corre o risco de obscurecer os mecanismos que regem o destino e a toxicidade ambientais. Evidências emergentes sugerem ainda que componentes e oligômeros de baixo peso molecular liberados durante a degradação do plástico podem contribuir para efeitos biológicos adversos4. Esta diversidade química coloca desafios analíticos substanciais5. Os métodos otimizados para partículas coloidais estáveis lutam para capturar materiais que se dissolvem, oxidam ou reprecipitam reversivelmente durante a amostragem e a preparação. Consequentemente, as contagens de partículas baseadas em números podem ser enganosas em sistemas governados por agregação e transformação química, levando a uma subestimação sistemática ou a uma classificação incorreta. As ferramentas de nível molecular capazes de resolver distribuições de massa, composição e peso molecular precisam, portanto, passar do uso especializado para o núcleo da pesquisa em nanoplásticos, como sugerido por Yang et al. em um Perspectiva nesta questão.
As implicações vão além da medição. Os quadros de avaliação de riscos, as definições regulamentares e as estratégias de mitigação dependem da forma como os nanoplásticos são conceptualizados. Se a química exercer um maior controlo sobre a exposição e os perigos do que apenas o tamanho, é pouco provável que as políticas baseadas principalmente nas dimensões das partículas sejam eficazes. Da mesma forma, as abordagens de gestão a jusante podem ter um impacto limitado quando os plásticos se fragmentam e dispersam, sublinhando a importância de intervenções que reduzam a libertação primária de nanoplásticos na fonte.
Criticamente, os nanoplásticos não são apenas pequenas partículas de plástico, mas entidades dinâmicas e quimicamente diversas. Ao contrário dos fragmentos maiores de polímeros, que são tipicamente internalizados através de endocitose, pequenos oligómeros e moléculas quimicamente activas libertadas de nanoplásticos podem atravessar membranas biológicas por interacção ou difusão e acumular-se nos tecidos. Tal comportamento oferece uma estrutura mecanicista para observações de materiais derivados de plástico em tecidos muitas vezes considerados inacessíveis a partículas, incluindo o cérebro.6.
As primeiras pesquisas em nanoplásticos focaram necessariamente na demonstração da presença. A próxima fase deve enfrentar a complexidade. Em vez de perguntar se os nanoplásticos são poluidores persistentes ou toxicologicamente relevantes, o campo deve abordar como se transformam e quais os componentes que provocam efeitos deletérios. Uma mudança de uma perspectiva centrada no tamanho para uma perspectiva liderada pela química parece ser essencial para alcançar a clareza mecanicista necessária para avaliar os impactos no ambiente e na saúde humana.
Esta mudança de foco também oferece oportunidades para reimaginar os plásticos como um sistema de materiais cujas propriedades podem ser ajustadas sob demanda através de princípios de design molecular a macroscópico que integram novas químicas de ligação dinâmica, melhorando assim o desempenho, a reprocessabilidade e a reciclabilidade desde o início.7. Isto permitirá a transformação de plásticos de materiais lineares de utilização única em sistemas adaptativos e de longa duração, explicitamente concebidos para ciclos de vida circulares, com potencial para reduzir os encargos ambientais e os riscos para a saúde.
Os nanoplásticos não são apenas um problema de poluição reduzido; eles são materiais em nanoescala quimicamente e fisicamente complexos cujo tamanho, química de superfície, composição molecular e transformações dinâmicas governam como eles se movem através de ambientes, interagem com células e provocam respostas biológicas. Esses processos levantam questões fundamentais na nanociência. Nanotecnologia da Natureza está interessado em nanoplásticos porque eles estão diretamente na interseção da ciência em nanoescala, química de materiais, nanotecnologia ambiental e nanobiotecnologia, e nosso objetivo é promover insights interdisciplinares que conectem design, síntese e caracterização de materiais com funções ambientais e relevantes para a saúde.