Nanoplastik ist allgegenwärtig. Diese Fragmente sind so winzig, dass sie sich auf Bakterien ansammeln und von Pflanzenwurzeln aufgenommen werden können; sie sind in unserer Nahrung, unserem Wasser und unserem Körper enthalten. Wissenschaftler kennen das volle Ausmaß ihrer Auswirkungen auf unsere Gesundheit noch nicht, aber neue Forschungsergebnisse von Lebensmittelwissenschaftlern der University of Illinois Urbana-Champaign deuten darauf hin, dass bestimmte Nanoplastikpartikel lebensmittelbedingte Krankheitserreger virulenter machen können.
„In anderen Studien wurde die Wechselwirkung zwischen Nanoplastik und Bakterien untersucht, aber unsere Studie ist bislang die erste, die die Auswirkungen von Mikroplastik und Nanoplastik auf humanpathogene Bakterien untersucht . Wir haben uns auf einen der Haupterreger konzentriert, der mit Ausbrüchen lebensmittelbedingter Krankheiten in Zusammenhang steht – E. coli O157:H7“, sagte der leitende Studienautor Pratik Banerjee , außerordentlicher Professor am Department für Lebensmittelwissenschaft und menschliche Ernährung und Illinois Extension Specialist; beide Abteilungen gehören zum College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences in Illinois.
Banerjees Team fand heraus, dass Nanoplastik mit positiv geladenen Oberflächen bei E. coli O157:H7 eher physiologischen Stress auslöste . So wie ein gestresster Hund eher beißt, wurden die gestressten Bakterien virulenter und produzierten mehr Shiga-ähnliches Toxin, den chemischen Stoff, der beim Menschen Krankheiten verursacht.
Die Forscher erwarteten, dass positiv geladene Nanoplastik E. coli beeinflussen würde, da die Oberfläche der Bakterien negativ geladen ist. Um ihre Hypothese der Anziehung von Gegensätzen zu testen, stellten sie Nanoplastik aus Polystyrol – dem Material der allgegenwärtigen weißen, muschelförmigen Take-away-Boxen – her und brachten positive, neutrale oder negative Ladungen an, bevor sie die Partikel entweder frei schwebend in einer Lösung oder in Biofilmen in E. coli einführten.
„Wir haben mit der Oberflächenladung begonnen. Kunststoffe haben eine enorme Fähigkeit, Chemikalien zu adsorbieren. Jede Chemikalie hat einen anderen Effekt auf die Oberflächenladung, abhängig von der adsorbierten Menge und der Art des Kunststoffs“, sagte Banerjee. „Wir haben in dieser Arbeit nicht die Auswirkungen der Chemikalien selbst untersucht – das ist unsere nächste Studie –, aber dies ist der erste Schritt zum Verständnis, wie die Oberflächenladung von Kunststoffen die Reaktion pathogener E. coli beeinflusst .“
Die Bakterien, die positiv geladenem Nanoplastik ausgesetzt waren, zeigten auf vielfältige Weise Stress, nicht nur durch die Produktion von mehr Shiga-ähnlichem Toxin. Sie brauchten auch länger, um sich frei schwebend zu vermehren, und lagerten sich langsamer zu Biofilmen zusammen. Das Wachstum erholte sich jedoch schließlich.
Biofilme bieten Bakterienzellen dank einer von ihnen entwickelten extrazellulären Beschichtung einen gewissen Schutz. Um zu testen, ob diese Beschichtung vor durch Nanoplastik verursachtem Stress schützt, tauchte das Team vergleichsweise große Mikroplastikpartikel in die Bakteriensuppe und gab E. coli ein bis zwei Wochen Zeit, sich anzusiedeln. Anschließend führten sie die gleichen geladenen Nanoplastikpartikel ein.
Die positiv geladenen Partikel verursachten dennoch Stress – und eine verstärkte Produktion von Shiga-ähnlichem Toxin – im an den Biofilm gebundenen E. coli .
Die Studie „Nanoplastics-mediated physiologic and genomic responses in pathogenic Escherichia coli O157:H7“ wurde im Journal of Nanobiotechnology veröffentlicht [DOI: 10.1186/s12951-025-03369-z ]. Die Forschung wurde teilweise durch ein Stipendium des USDA National Institute of Food and Agriculture [# ILLU-698-981] unterstützt.
