Contaminación por plásticos Los microplásticos generan radicales potencialmente nocivos en el agua

Investigadores de la Universidad de Columbia y de la Universidad de California en Berkeley han descubierto que los microplásticos pueden generar especies reactivas de oxígeno al interactuar con el agua. El estudio identifica un mecanismo químico que podría ayudar a explicar cómo las partículas de plástico contribuyen al daño biológico.

Se supone que los plásticos son químicamente inertes. Por eso se utilizan con tanta frecuencia para envasar alimentos, embotellar agua y fabricar juguetes infantiles: son seguros. Pero ocurre algo importante cuando un trozo grande de plástico se fragmenta en micro y nanopartículas. Su superficie aumenta drásticamente en relación con su volumen. Ahora hay una cantidad mucho mayor de material expuesta al entorno.

Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Columbia y de la Universidad de California en Berkeley ha revelado que esta superficie de nueva creación no es necesariamente segura, y ha identificado las razones químicas que lo explican.

La fragmentación crea superficies químicamente activas

«A medida que el plástico se fragmenta en partículas cada vez más pequeñas, su superficie aumenta enormemente. Entonces, los microplásticos alteran el agua que los rodea, generando radicales reactivos de alta energía (especies reactivas de oxígeno, ROS) que muy probablemente contribuyen al daño biológico que observamos en los animales y, potencialmente, en los seres humanos como consecuencia de la exposición a los microplásticos», afirmó Wei Min, catedrático de Química e Ingeniería Biomédica de la Universidad de Columbia.

El trabajo cuestiona la visión generalizada de que los microplásticos son, en gran medida, fragmentos pasivos de material inerte, y contribuye a una comprensión cada vez mayor de por qué la presencia a gran escala de microplásticos es motivo de preocupación. La investigación se ha publicado hoy en la revista Nature.

Esto es especialmente relevante para la salud humana, ya que la sangre humana está compuesta en gran parte por agua. La nueva investigación sugiere que los microplásticos que penetran en el torrente sanguíneo o en las células podrían seguir siendo químicamente activos en este entorno biológico rico en agua.

Investigaciones anteriores pusieron de relieve la magnitud de la exposición a los nanoplásticos

El grupo de Min, de la Universidad de Columbia, también dirigió un estudio en 2024 en el que se desarrolló una tecnología de microscopio basada en láser y se descubrió que, de media, un litro de agua embotellada contenía unos 240 000 fragmentos de plástico detectables (en su mayoría plástico de tamaño nanométrico, nanoplásticos) — entre 10 y 100 veces más fragmentos de lo que se había estimado anteriormente. Ese estudio dio lugar a un reconocimiento cada vez mayor de que los microplásticos y los nanoplásticos están presentes en todo el sistema alimentario.

La investigación realizada por el grupo en 2024 sobre los nanoplásticos suscitó una gran atención mediática, y la lucha contra los microplásticos se ha convertido en una prioridad de salud pública. Este año, el Gobierno federal de EE. UU. ha puesto en marcha un programa de 144 millones de dólares para combatir los microplásticos tóxicos en el cuerpo humano. La Agencia de Protección Medioambiental de EE. UU. también ha incluido recientemente los microplásticos en una lista federal de contaminantes que pueden suponer un riesgo para el agua potable; es la primera vez que los microplásticos aparecen en dicha lista.

Investigaciones posteriores publicadas en revistas de prestigio, como el *New England Journal of Medicine*, *Nature Medicine* y *Nature Health*, han revelado una relación entre la exposición a los microplásticos y los nanoplásticos y los infartos de miocardio, los accidentes cerebrovasculares, la demencia y los tumores cerebrales. Sin embargo, dada su supuesta inercia, el mecanismo por el que los microplásticos podrían contribuir a estas enfermedades no estaba claro.

Este nuevo estudio describe un mecanismo que hasta ahora se había pasado por alto y que podría ayudar a salvar esta brecha.

El agua desempeña un papel activo en la formación de radicales

«Nuestra investigación ha revelado que, cuando los microplásticos interactúan con el agua —como ocurre cuando se encuentran en el agua embotellada o cuando son absorbidos por nuestro torrente sanguíneo—, generan espontáneamente lo que denominamos especies reactivas de oxígeno (ROS)», afirmó Naixin Qian, investigadora posdoctoral del laboratorio de Wei Min que ayudó a dirigir la investigación. «Las ROS son ejemplos típicos del tipo de moléculas que pueden dañar los tejidos animales y humanos».

«El agua desempeña aquí un papel activo fundamental, no es un mero espectador. Es esencial para que estos microplásticos se vuelvan reactivos. Las moléculas de agua se vuelven químicamente activas cuando entran en contacto con el plástico, que es hidrofóbico. El contacto entre el agua y el plástico crea un entorno que facilita la transferencia de electrones y la formación de radicales reactivos. Cuando los plásticos se fragmentan en partículas más pequeñas, su creciente relación superficie-volumen genera más de estas zonas químicamente activas», explicó Min.

Las simulaciones explican las reacciones en la interfaz entre el plástico y el agua

El equipo de Columbia llevó a cabo los experimentos químicos y biológicos, mientras que los colaboradores del laboratorio de la profesora Teresa Head-Gordon, de la Universidad de California en Berkeley, realizaron cálculos teóricos y simulaciones dinámicas para determinar cómo interactuaba el microplástico con el agua.

El laboratorio de Head-Gordon fue el primero en plantear la teoría que demostraba que los iones hidróxido que se concentran en las capas de agua más cercanas a la interfaz hidrofóbica de los microplásticos pueden perder más fácilmente su electrón para formar radicales hidroxilo.

Los resultados podrían servir de base para introducir cambios en la composición química del plástico

«Nuestro trabajo fundamental, según el cual los microplásticos más hidrofóbicos que interactúan con el agua pueden impulsar la reactividad química, podría conducir en última instancia a nuevas soluciones de ingeniería mediante el rediseño de la composición química de estos plásticos de uso común para reducir los efectos tóxicos sobre la salud y el medio ambiente», afirmó Head-Gordon.

«Este trabajo tiene importantes implicaciones para el medio ambiente y la salud humana», afirmó el coautor Beizhan Yan, del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty. «En determinados entornos, como los vertidos de los fabricantes de plástico y las lavanderías automáticas, pueden formarse microplásticos que llegan a los medios acuáticos. Este trabajo también indica que pueden formarse radicales en las superficies hidrofóbicas del plástico en el agua, lo que podría afectar a los ecosistemas y a la salud humana tras la exposición. Además, diversos usos y procesos de nuestra vida cotidiana pueden generar microplásticos, como el calentamiento en el microondas o la exposición al sol del agua embotellada durante su almacenamiento. Este trabajo fundamental ofrece una vía potencial para comprender sus efectos sobre la salud».