Los físicos demuestran que los microplásticos pueden dañar las membranas celulares
04.08.2021
- Alemania
Hay más de 70 millones de toneladas de microplásticos en los océanos. A continuación, son ingeridos por la vida marina y los seres humanos a través de la lluvia y la transmisión por el aire. Dos físicos, Jean-Baptiste Fleury, de la Universidad del Sarre, y Vladimir Baulin, de la Universidad de Tarragona, han descubierto recientemente que los microplásticos pueden desestabilizar mecánicamente las membranas celulares.
Diminutas partículas de plástico de tamaño micrométrico están presentes en todas partes, en los océanos, en el aire, en la nieve del Himalaya; incluso se han visto en la placenta humana. Como han descubierto ahora dos físicos, los microplásticos estiran las membranas de los glóbulos rojos humanos, reduciendo así en gran medida su estabilidad mecánica.
"Actualmente se discute sobre un posible efecto tóxico de los microplásticos en las células humanas", explica el Dr. Jean-Baptiste Fleury, físico experimental de la cátedra del profesor Ralf Seemann en la Universidad de Saarland. Los microplásticos no son a priori letales inmediatamente después de su ingestión en los organismos vivos. Sin embargo, los hallazgos científicos indican claramente que los microplásticos pueden provocar inflamación en las células. "Sin embargo, la posibilidad de una inflamación de la membrana celular por un efecto puramente físico es completamente ignorada por la gran mayoría de los estudios", afirma Jean-Baptiste Fleury.
De hecho, desde un punto de vista físico, no cabe esperar ningún efecto. En principio, una membrana celular tiene más en común con un líquido que con un tejido sólido. Es bien sabido que cualquier efecto mecánico sobre un líquido se desvanece con el tiempo y, por tanto, debería desaparecer. "Sorprendentemente, sin embargo, hemos observado que las membranas de las células artificiales y de los glóbulos rojos se estiran en presencia de microplásticos", prosigue el experimentalista. "Al parecer, la membrana de los glóbulos rojos humanos se enciende espontáneamente", explica Jean-Baptiste Fleury sobre el efecto masivo de este microplástico en las membranas celulares.
El físico teórico Dr. Vladimir Baulin, de la Universidad Rovira i Virgili de Tarragona, España, ha desarrollado un modelo matemático de cómo actúan exactamente las partículas de plástico sobre las membranas celulares. "En pocas palabras, el modelo de Vladimir Baulin predijo que cada partícula consume parte del área de la membrana, lo que hace que la membrana se contraiga alrededor de una partícula. Este efecto conduce inevitablemente a un estiramiento mecánico de la membrana celular", explica Jean-Baptiste Fleury. "Además, pudimos demostrar experimentalmente que el modelo teórico puede incluso predecir cuantitativamente el aumento de la tensión de la membrana celular".
Para ello, Jean-Baptiste Fleury utilizó la tecnología de microfluidos para fabricar un modelo de membrana de célula humana y glóbulos rojos, y midió la tensión de estas membranas en contacto con los microplásticos. Los físicos hicieron otro descubrimiento sorprendente: las partículas de plástico nunca se quedaban en un lugar de la membrana celular, sino que se movían por difusión continua. Fleury y Baulin suponen que esta difusión es la causa de la tensión persistente en la superficie de la célula y que, contrariamente a la hipótesis original, se impide así la relajación mecánica de la célula.
Esta prueba experimental del modelo teórico permite sacar conclusiones sobre la validez general de este mecanismo, que puede trasladarse a un gran número de células u órganos humanos, concluyen los científicos.
Diminutas partículas de plástico de tamaño micrométrico están presentes en todas partes, en los océanos, en el aire, en la nieve del Himalaya; incluso se han visto en la placenta humana. Como han descubierto ahora dos físicos, los microplásticos estiran las membranas de los glóbulos rojos humanos, reduciendo así en gran medida su estabilidad mecánica.
"Actualmente se discute sobre un posible efecto tóxico de los microplásticos en las células humanas", explica el Dr. Jean-Baptiste Fleury, físico experimental de la cátedra del profesor Ralf Seemann en la Universidad de Saarland. Los microplásticos no son a priori letales inmediatamente después de su ingestión en los organismos vivos. Sin embargo, los hallazgos científicos indican claramente que los microplásticos pueden provocar inflamación en las células. "Sin embargo, la posibilidad de una inflamación de la membrana celular por un efecto puramente físico es completamente ignorada por la gran mayoría de los estudios", afirma Jean-Baptiste Fleury.
De hecho, desde un punto de vista físico, no cabe esperar ningún efecto. En principio, una membrana celular tiene más en común con un líquido que con un tejido sólido. Es bien sabido que cualquier efecto mecánico sobre un líquido se desvanece con el tiempo y, por tanto, debería desaparecer. "Sorprendentemente, sin embargo, hemos observado que las membranas de las células artificiales y de los glóbulos rojos se estiran en presencia de microplásticos", prosigue el experimentalista. "Al parecer, la membrana de los glóbulos rojos humanos se enciende espontáneamente", explica Jean-Baptiste Fleury sobre el efecto masivo de este microplástico en las membranas celulares.
El físico teórico Dr. Vladimir Baulin, de la Universidad Rovira i Virgili de Tarragona, España, ha desarrollado un modelo matemático de cómo actúan exactamente las partículas de plástico sobre las membranas celulares. "En pocas palabras, el modelo de Vladimir Baulin predijo que cada partícula consume parte del área de la membrana, lo que hace que la membrana se contraiga alrededor de una partícula. Este efecto conduce inevitablemente a un estiramiento mecánico de la membrana celular", explica Jean-Baptiste Fleury. "Además, pudimos demostrar experimentalmente que el modelo teórico puede incluso predecir cuantitativamente el aumento de la tensión de la membrana celular".
Para ello, Jean-Baptiste Fleury utilizó la tecnología de microfluidos para fabricar un modelo de membrana de célula humana y glóbulos rojos, y midió la tensión de estas membranas en contacto con los microplásticos. Los físicos hicieron otro descubrimiento sorprendente: las partículas de plástico nunca se quedaban en un lugar de la membrana celular, sino que se movían por difusión continua. Fleury y Baulin suponen que esta difusión es la causa de la tensión persistente en la superficie de la célula y que, contrariamente a la hipótesis original, se impide así la relajación mecánica de la célula.
Esta prueba experimental del modelo teórico permite sacar conclusiones sobre la validez general de este mecanismo, que puede trasladarse a un gran número de células u órganos humanos, concluyen los científicos.
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Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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