Advancing the hazard assessment of nanoplastic exposure under environmentally realistic conditions using human in vitro models

Aquesta tesi doctoral, titulada "Avançant en l'avaluació de riscos de l'exposició als nanoplàstics en condicions ambientalment realistes mitjançant models humans in vitro", aborda la creixent preocupació sobre l'impacte potencial dels nanoplàstics (NPL) en la salut humana. A mesura que la producció de plàstics i la contaminació ambiental continuen augmentant, els microplàstics i nanoplàstics han sorgit com a contaminants preocupants a causa de la seva presència generalitzada a l'aire, l'aigua i els aliments, i el seu potencial per interactuar amb els sistemes biològics. Tanmateix, el coneixement actual sobre els seus efectes sobre la salut continua sent limitat, especialment en condicions d'exposició que reflecteixin de manera realista escenaris humans. L'objectiu principal d'aquesta tesi era avançar en la comprensió dels efectes biològics induïts pels nanoplàstics en models de cèl·lules humanes, amb un enfocament particular en la incorporació de característiques materials i condicions d'exposició realistes. Per aconseguir-ho, el treball emfatitza l'ús de nanoplàstics derivats de fonts ambientalment rellevants, incloent diferents tipus de polímers i materials que contenen additius, així com dissenys experimentals que van més enllà de les proves de toxicitat aguda convencionals. La tesi està estructurada com un compendi de quatre estudis científics, cadascun dels quals aborda un aspecte complementari de l'avaluació de riscos dels nanoplàstics. El primer estudi avalua la influència de les propietats fisicoquímiques en la internalització cel·lular i les respostes biològiques a curt termini en hepatòcits humans. En comparar nanoplàstics de poliestirè (PS), tereftalat de polietilè (PET) i àcid polilàctic (PLA), els resultats demostren que materials realistes com el PET i el PLA indueixen un estrès oxidatiu, danys genotòxics i respostes inflamatòries més pronunciats que les partícules de PS model, destacant la importància de la composició del polímer i les característiques de la superfície. El segon estudi se centra en el paper dels additius comparant els nanoplàstics de PET amb el PET dopat amb titani (PET-Ti) en cèl·lules immunitàries humanes. Les troballes mostren que la presència de titani no només facilita el seguiment de partícules i la dosimetria, sinó que també modula les respostes biològiques, en particular potenciant els efectes genotòxics. Això subratlla la rellevància dels nanoplàstics que contenen additius en l'avaluació de riscos. El tercer estudi investiga l'exposició tant a curt com a llarg termini als nanoplàstics de PET-Ti en cèl·lules epitelials pulmonars (BEAS-2B). Mentre que l'exposició aguda indueix estrès oxidatiu i genotòxic primerenc, l'exposició prolongada revela alteracions biològiques més complexes i persistents, incloent-hi la senyalització inflamatòria sostinguda, la inestabilitat genòmica i els canvis fenotípics associats a les primeres etapes de la transformació cel·lular. Aquests resultats demostren que els models d'exposició a llarg termini són essencials per capturar efectes que no es poden detectar en assaigs a curt termini. El quart estudi examina l'impacte de la coexposició a nanoplàstics de PET i condensat de fum de cigarrets (CSC) en condicions a llarg termini. L'exposició combinada condueix a una major genotoxicitat i fenotips relacionats amb la transformació en comparació amb les exposicions individuals, destacant la importància de tenir en compte la complexitat de l'exposició i les interaccions entre contaminants ambientals. En general, els resultats d'aquesta tesi demostren que els efectes biològics dels nanoplàstics estan fortament influenciats per les seves propietats fisicoquímiques, la presència d'additius, la durada de l'exposició i els escenaris de coexposició. És important destacar que les troballes mostren que els enfocaments tradicionals aguts d'un sol contaminant poden subestimar els possibles riscos per a la salut associats als nanoplàstics.