Nuovo studio mostra come le microplastiche si trasformano in vettore per i batteri resistenti agli antibiotici

Nuovo studio mostra come le microplastiche si trasformano in vettore per i batteri resistenti agli antibiotici

         
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Si stima che un impianto di trattamento delle acque reflue di medie dimensioni che serve circa 400.000 residenti scaricherà fino a 2.000.000 di particelle di microplastiche nell’ambiente ogni giorno. Tuttavia, i ricercatori stanno ancora imparando l’impatto sull’ambiente e sulla salute umana di queste particelle di plastica ultrafini. Esse, lunghe meno di 5 millimetri, giacciono in qualsiasi cosa. Le troviamo nei cosmetici, nei dentifrici, nelle microfibre per abbigliamento, nel nostro cibo, nell’aria e nell’acqua potabile.

Ora, i ricercatori del New Jersey Institute of Technology hanno dimostrato che le microplastiche onnipresenti possono diventare un mezzo di trasporto per la crescita di batteri e agenti patogeni resistenti agli antibiotici. In particolare, una volta che lavano nelle fognature domestiche ed entrano negli impianti di trattamento delle acque reflue, formano uno strato viscido di accumulo, o biofilm, sulla loro superficie. Quest’ultimo consente ai microrganismi patogeni e ai rifiuti antibiotici di attaccarsi e mescolarsi.

I ricercatori hanno pubblicato i risultati nel Journal of Hazardous Materials Letters. Hanno scoperto che alcuni ceppi di batteri hanno aumentato la resistenza agli antibiotici fino a 30 volte mentre vivono su biofilm microplastici che possono formare all’interno di unità a fanghi attivi negli impianti di trattamento delle acque reflue municipali.

Gli studi sulle microplastiche

Numerosi studi recenti si sono concentrati sugli impatti negativi che milioni di tonnellate di rifiuti microplastici all’anno hanno sui nostri ambienti di acqua dolce e oceanici. Tuttavia, fino ad ora il ruolo delle microplastiche nei processi di trattamento delle acque reflue delle nostre città risulta in gran parte sconosciuto”, ha spiegato Mengyan Li, professore associato di chimica e scienze ambientali al NJIT e autore corrispondente dello studio. “Questi impianti di trattamento delle acque reflue possono fungere da hotspot. Dunque possono convertire varie sostanze chimiche, batteri resistenti agli antibiotici e agenti patogeni. Ciò che il nostro studio mostra è che le microplastiche possono fungere da loro vettori. Dunque pongono rischi imminenti per il biota acquatico e la salute umana se aggirano il processo di trattamento dell’acqua“.

La maggior parte degli impianti di trattamento delle acque reflue non sono progettati per la rimozione di microplastiche. Dunque esse vengono costantemente rilasciate nell’ambiente“, ha aggiunto Dung Ngoc Pham, primo autore dello studio. “Il nostro obiettivo era di indagare se le microplastiche stanno arricchendo o meno i batteri resistenti agli antibiotici dai fanghi attivi negli impianti di trattamento delle acque reflue municipali e, in tal caso, saperne di più sulle comunità microbiche coinvolte“.

Lo studio sul comportamento della microplastica

Nel loro studio, il team ha raccolto lotti di campioni di fanghi da tre impianti di trattamento delle acque reflue domestiche nel New Jersey settentrionale. Poi, hanno portato i campioni in laboratorio con due diffuse microplastiche commerciali: polietilene (PE) e polistirene (PS). Il team ha utilizzato una combinazione di PCR quantitativa e tecniche di sequenziamento di nuova generazione per identificare le specie di batteri che tendono a crescere sulle microplastiche, monitorando i cambiamenti genetici dei batteri lungo il percorso.

L’analisi ha rivelato che tre geni in particolare – sul1, sul2 e intI1 – noti per aiutare la resistenza agli antibiotici comuni, i sulfonamidi, sono risultati fino a 30 volte maggiori sui biofilm microplastici rispetto ai test di controllo del laboratorio che utilizzano biofilm di sabbia dopo soli tre giorni. Successivamente il team ha aggiunto ai campioni l’antibiotico sulfametossazolo (SMX). E qui ha scoperto che ha ulteriormente amplificato i geni della resistenza agli antibiotici fino a 4,5 volte.

Le microplastiche possono essere mezzo di trasmissione di batteri

“In precedenza, pensavamo che la presenza di antibiotici sarebbe stata necessaria per migliorare i geni di resistenza agli antibiotici in questi batteri associati alla microplastica. Tuttavia sembra che le microplastiche possano naturalmente consentire l’assorbimento di questi geni di resistenza da sole”. ha spiegato Pham. “Tuttavia, la presenza di antibiotici ha un significativo effetto moltiplicatore”.

I ricercatori hanno trovato otto diverse specie di batteri altamente arricchite sulle microplastiche. Tra queste, il team ha osservato due patogeni umani emergenti tipicamente legati a infezioni respiratorie. Esse prendono il nome di Raoultella ornithinolytica e Stenotrophomonas maltophilia.

Il team afferma che il ceppo più comune trovato di gran lunga sulle microplastiche si chiama Novosphingobium pokkalii. Esso rappresenta probabilmente un iniziatore chiave nella formazione del biofilm appiccicoso che attrae tali agenti patogeni. Questo prolifera e può contribuire al deterioramento della plastica ed espandere il biofilm.  “Potremmo pensare alle microplastiche come minuscole perle, ma forniscono un’enorme area di superficie in cui risiedono i microbi“, ha spiegato Li. “Quando queste microplastiche entrano nell’impianto di trattamento delle acque reflue, si mescolano con i fanghi. Batteri come Novosphingobium possono attaccarsi accidentalmente alla superficie e secernere sostanze extracellulari simili a colla. Altri batteri si attaccano alla superficie e crescono. Al contempo possono persino scambiare il DNA tra loro. È così che i geni della resistenza agli antibiotici diffondono nella comunità“.

Via

Fonte immagine copertina: Control Security Ambiente

Autore dell'articolo: Francesco Menna

Mi chiamo Francesco, classe 96. Laureato in Ingegneria Meccanica e studente alla magistrale di Ingegneria Meccanica per l'Energia e l'Ambiente alla Federico II di Napoli. Passione sfrenata per tutto ciò che ha un motore e va veloce. Per info e collaborazioni inviare una mail a framenna96@gmail.com