De route die verkruimelend oceaanplastic via vissen naar onze maag aflegt, is bekend, maar recent Schots onderzoek plaatst dat in perspectief. Onderzoekers vergeleken beide bronnen van microplastics: via het eten van mosselen krijg je jaarlijks naar schatting 120 deeltjes microplastic uit zee binnen, neerslag van plastic stof op de dagelijkse maaltijden is goed voor inname van 13.000 à 68.000 deeltjes (bron: Environmental Pollution 237:675). Tijdens bereiding en serveren krijgt ons eten kortom een snufje plastic uit de lucht. En aangezien we veel meer ademen dan eten, ga je je ook afvragen hoeveel daarvan de longen bereikt.

‘Dat Schotse onderzoek illustreert de grijze sluier van kunststofdeeltjes waarin we tegenwoordig leven’, zegt hoogleraar ecotoxicologie Dick Vethaak, werkzaam bij Deltares en de afdeling Milieu en Gezondheid van de VU. ‘Microplastics treffen we overal aan, van de toppen van de Alpen tot in de diepzee. De enige plek waar we nog niet echt goed hebben gekeken, is in ons lichaam.’ Vethaak ijverde de afgelopen jaren daarom met VU-collega Heather Leslie om daar verandering in te brengen. Het resultaat is een programma van ZonMw dat vijftien projecten financiert naar gezondheidseffecten van micro- en nanoplastic.

‘We hebben al langer aanwijzingen dat de microplastic-problematiek ver buiten de oceaan rijkt’, stelt Vethaak. ‘Bij plastic soep gaat het vooral om wegwerpplastics die verkruimelen tot kleine deeltjes. We gaan nu ook kijken naar andere bronnen, zoals kunststofvezels uit kleding, vloerbedekking, gordijnen en polymeerverven. Ademen we die deeltjes in? Kunnen ze de darmwand of bloed-hersenbarrière passeren, of in de placenta terechtkomen?’

‘Eigenlijk weten we nog helemaal niets van de risico’s’

‘Eigenlijk weten we nog helemaal niets van die risico’s, omdat we nog niet precies weten in hoeverre mensen aan microplastics worden blootgesteld’, zegt Vethaak. Er zijn volgens hem wel verschillende aanwijzingen dat er effecten kunnen optreden. Werknemers die in de kunststofindustrie dagelijks worden blootgesteld aan plasticstof ontwikkelen bijvoorbeeld longklachten. ‘In proeven met ratten zijn microplastics teruggevonden in diverse organen, in zebravissen kwamen nanoplastics in de hersenen terecht.’

Vruchtwater en bloed

Over de mate waarin mensen dagelijks worden blootgesteld, is nog niet veel bekend, wat nanoplastics betreft. De meeste onderzoekstechnieken zijn toegesneden op wat grotere microplastics uit bijvoorbeeld mosselen die na extractie en zuivering onder een lichtmicroscoop worden bekeken. Met infrarood- of Ramanspectroscopie krijgt de polymeersoort een naam. ‘Zoiets is nog niet goed mogelijk voor plasticdeeltjes kleiner dan een micrometer of de nog veel kleinere nanoplastics’, zegt Vethaak. ‘Daar wordt nu hard aan gewerkt, bijvoorbeeld om ze aan te tonen in vruchtwater en bloed. We bekijken onder meer of we daarbij pyrolyse-gaschromatografie-massaspectrometrie (py-GC-MS) kunnen gebruiken.’

‘Het lastige van onderzoek aan plastic fijnstof is de enorme diversiteit aan kunststoffen en alle toevoegingen die erdoorheen zitten’, zegt Heather Leslie van de afdeling Milieu en Gezondheid aan de Vrije Universiteit. ‘Er zijn minstens vijfduizend recepten om plastics te maken, met verschillende polymeren, co-polymeren en toevoegingen, zoals UV-filters, weekmakers, vlamvertragers en kleurstoffen. Verder kunnen er vrije monomeren en katalysatoren inzitten en microbiële verontreiniging op het oppervlak. Plastic is dus niet één stof; het levert mengseltoxiciteit op die lastig is om te analyseren.’

Leslie heeft zelf de leiding over een project dat in menselijk bloed kijkt naar immuunreacties op microplastics. De groep van VUmc-immunoloog Juan Garcia Vallejo kijkt verandering van immunologische biomarkers na blootstelling aan in het lab gefabriceerde plastic deeltjes. Verder gaan de onderzoekers kijken of in menselijk bloed microplastics voorkomen die daar via de luchtwegen of voeding zijn beland, aldus Leslie. ‘Dat is onze brandende vraag: hoe verhouden de concentraties van microplastics afkomstig uit de leefomgeving zich tot de concentraties waarbij wij effecten zien in onze labtesten?’

Omdat er zoveel soorten kunststof in omloop zijn is het ingewikkeld om een representatief, gestandaardiseerd materiaal en formaat te kiezen voor onderzoek. Leslie: ‘We hebben wel met een paar onderzoeksgroepen onderling polymeren en formaten afgestemd, maar omdat we zo weinig weten, wil ik in dit beginstadium liever niet dat iedereen met dezelfde standaard microplastics werkt. Stel dat we een verkeerde keuze maken.’

Deeltjes van hetzelfde materiaal kunnen afhankelijk van hun geometrie een verschillend effect op cellen en weefsels hebben. Zo is bekend dat de vezelvorm in asbest of koolstof-nanobuisjes extra nadelige effecten kunnen hebben. Ze kunnen oxidatieve stress en chronische ontstekingen veroorzaken, als cellen herhaaldelijk proberen deeltjes op te ruimen. Leslie stelt dat er over die zogenaamde deeltjestoxiciteit van verschillende plasticvormen nog erg weinig bekend is.

Labelen van microplastics

Een van de ZonMw-projecten gaat met een in vitro-model van menselijk longcellen onderzoeken of plastic deeltjes het longepitheel kunnen passeren. Er worden proeven gedaan met cellen op een dun membraan. De cellen worden van onderaf gevoed met een groeivloeistof en zijn, net als in de longen, aan de bovenkant blootgesteld aan de lucht. ‘We brengen microplastics op de cellen aan’, zegt Ingeborg Kooter, projectleider inhalatietoxicologie bij TNO.

‘Vervolgens willen we analyseren of er biologische effecten optreden, zoals ontsteking of celdood, en of de deeltjes worden opgenomen door de cellen. De uitdaging is vooral om die deeltjes te detecteren. Hoe ga je aantonen dat ze de cel zijn binnengedrongen? Ik verwacht niet dat als we deze cellen analyseren we eenvoudig een spoor van microplastic zullen vinden.’

‘Plastic levert mengseltoxiciteit die lastig te analyseren is’

Een mogelijk oplossing is het labelen van microplastics, maar de truc is het vinden van een stof die heel specifiek aan diverse plasticsoorten bindt en de rest van de cel ongemoeid laat. De fluorescerende kleurstof Nile red wordt vaak gebruikt om plastics te kleuren in milieumonsters, maar die stof bindt ook aan andere hydrofobe structuren zoals celmembranen en sommige eiwitten. Kooter: ‘Daar zit dus een analytische uitdaging. Hoe vind je microplastics nog terug bij zeer lage concentraties? Die vraag speelt bij alle routes, dus ook via voedsel en de darmen.’

Proeven met plastics en cellen kunnen een idee gaan geven over eventuele schadelijke effecten. ‘Maar om zulke effecten te vertalen naar risico’s, moet je een indruk hebben van dagelijkse blootstelling’, zegt Kooter. Er zijn in het verleden al luchtmonsters onderzocht rond verkeerswegen waarin bandenstof een bron is van microplastics. Dat onderzoek wordt de komende tijd door TNO aangevuld met onder meer bemonstering in een plasticrecycling-fabriek.

‘Het is belangrijk dat je proeven doet met concentraties die je in de buitenlucht meet. Het is namelijk altijd de dosis die bepaalt of iets schadelijk is, want risico is blootstelling maal effect. Als een microplastic een groot effect heeft, maar je ademt het niet in, dan is het risico nul. Daarom gaan we naast het ZonMw-programma ook lucht bemonsteren met filters. Waar komen we dan microplastics tegen?’

Uiteindelijk wil Kooter vanuit een luchtmeting direct iets kunnen vertellen over schadelijkheid. ‘Zo ver zijn we voorlopig nog niet, want het is een onderwerp waarbij eigenlijk het hele onderzoeksveld nog open ligt. De komende tijd gaan we met modelsystemen onderzoeken of we een stap verder kunnen komen.’