Hazard assessment of long-term pulmonary exposure to nanoplastics using new approach methodologies

Els plàstics són essencials en la vida moderna per les seves propietats versàtils, el baix cost de producció i les múltiples aplicacions, des d'envasos i roba fins a la construcció i l'electrònica. No obstant això, la seva producció massiva no va acompanyada d'una gestió adequada dels residus, cosa que provoca la seva acumulació a l'aire, l'aigua i el sòl. Amb el temps, els plàstics es degraden en micro- i nanoplàstics (MNPLs) mitjançant processos físics, químics i biològics. A més, alguns MNPLs es fabriquen intencionadament per al seu ús en productes com productes de neteja i aplicacions mèdiques. L'ús generalitzat dels plàstics ha incrementat la presència de MNPLs en entorns humans, especialment en interiors, on s'han detectat concentracions elevades. Aquestes partícules poden interactuar amb barreres humanes com el tracte respiratori, gastrointestinal i la pell. Tot i que la ingestió ha estat considerada la principal via d'exposició, estudis recents indiquen que la inhalació podria ser igual o més rellevant. Malgrat això, hi ha poques dades sobre els efectes dels MNPLs als pulmons, especialment a llarg termini. Aquesta tesi aborda aquesta mancança mitjançant el desenvolupament de models avançats in vitro per avaluar els riscos respiratoris a llarg termini dels MNPLs, centrant-se en materials diferents del poliestirè, que ha estat el més estudiat. Es va establir un model de cèl·lules epitelials bronquials Calu-3 en condicions d'interfície aire-líquid, que simula l'epiteli bronquial humà i permet estudis prolongats. Amb aquest model, es van avaluar els efectes dels nanoplàstics d'àcid polilàctic (PLA-NPLs) en exposicions a curt i llarg termini. Tot i que no es van observar canvis significatius en la resistència elèctrica transepitelial, sí que es va detectar un augment en la permeabilitat i una disminució en la integritat de les unions estretes a concentracions altes i exposicions prolongades, cosa que suggereix un possible deteriorament de la barrera epitelial. A més, es va observar bioacumulació de PLA-NPLs: en exposicions a curt termini, la internalització va ser dependent de la dosi, mentre que en exposicions a llarg termini, fins i tot dosis baixes van provocar una acumulació progressiva, cosa que podria amplificar els efectes nocius. Per avaluar la toxicitat, es van analitzar la genotoxicitat i les respostes inflamatòries. Fins i tot exposicions curtes van causar dany significatiu a l'ADN, que es va intensificar amb el temps. Les respostes inflamatòries, mesurades mitjançant la producció de citocines, també van ser més pronunciades en exposicions prolongades. Aquests resultats indiquen que l'exposició crònica als MNPLs pot augmentar el dany biològic, subratllant la necessitat de models d'avaluació a llarg termini. Una de les principals llacunes en la literatura és la manca de dades sobre el potencial carcinogen dels MNPLs. Tot i que limitada, l'evidència suggereix una possible relació entre l'exposició als MNPLs i el càncer, especialment a través de mecanismes com la inflamació i l'estrès oxidatiu. Per investigar-ho, es va desenvolupar un model d'exposició prolongada amb cèl·lules bronquials BEAS-2B per avaluar el potencial carcinogen dels NPLs de tereftalat de polietilè (PET). Després de 30 setmanes d'exposició, es van observar genotoxicitat, creixement independent d'ancoratge, comportament invasiu i canvis moleculars oncogènics, tots ells indicadors de transformació cel·lular. Es van identificar 18 gens com a possibles biomarcadors primerencs de transformació, amb alteracions significatives fins i tot abans que es manifestessin canvis fenotípics. En conclusió, aquesta tesi demostra la importància dels models d'exposició a llarg termini per avaluar els riscos dels MNPLs en el sistema respiratori. Aporta evidència sobre la seva capacitat de bioacumulació, alteració de les barreres epitelials i potencial carcinogen, i proposa un enfocament integrat que combina exposició in vitro obtenció de dades de transcriptómica i anàlisi bioinformàtica per a una avaluació toxicològica més precisa i completa.