– Nanoplaster reagerar med naturen på ett helt annat sätt än mikroplaster. Det beror på att deras storlek kan förändra toxiciteten. Nanoplaster kan också färdas uppåt i näringskedjan på ett helt annat sätt eftersom de kan tas upp i vävnaden hos vattenlevande djur, säger Tommy Cedervall, forskare vid biokemi och strukturbiologi vid Lunds universitet och programdirektör för forskningsprogrammet Mistra Environmental Nanosafety.

Ungefär 11 miljoner ton plastavfall hamnar i havet varje år. En nysläppt rapport, Breaking the plastic wave, slår fast att det årliga flödet av plast ut i världens hav kommer att tredubblas till 2040 om inga åtgärder tas. Mängden plast i världshaven kommer då att motsvara 50 kilo för varje meter havskust.

Tommy Cedervall och hans kollegor studerar hur små, små nanopartiklar påverkar vår miljö. De används inom en rad industrier varifrån de kommer ut i naturen på många olika sätt; till exempel vid produktion av nanopartiklar, användning och nedbrytning av produkter tillverkade med nanopartiklar såsom kläder, kosmetika, ytbeläggningar eller bildäck, och genom förbränning av fossila bränslen. Nanopartiklar kan också läcka ut genom långsam nedbrytning av skräp som kastats i naturen, såsom plastförpackningar, i form av nanoplast.

Forskning på daphnier och fiskar

Tommy Cedervall har tillsammans med sina kollegor gjort ett antal studier på just nanoplaster och hur de påverkar daphnier, ett slags djurplankton, och fiskar.

– Vi vet från tidigare studier och experiment att nanoplaster är skadliga för fiskar eftersom vi har sett att partiklarna påverkar deras beteende och förmåga att föröka sig och ta upp föda. Vad vi nu är intresserade av är i vilken koncentration nanoplaster och andra partiklar är toxiska.

I sina senaste experiment har Tommy Cedervall och hans kollegor därför testat toxiciteten på olika nanopartiklar genom att studera hur de påverkar daphnierna i olika tidsintervaller. De fann att en speciell sorts polystyren-nanopartiklar, som inte påverkade daphnierna i så stor utsträckning i höga koncentrationer under en kort exponeringstid, däremot påverkade daphnierna negativt i lägre koncentrationer under en längre exponeringstid, med dödlig utgång för daphnierna.

Aggregering av partiklar påverkade inte toxiciteten 

De testade också om toxiciteten hos polystyrene-nanopartiklarna förändrades när de aggregerade med varandra, det vill säga när själva partiklarna formade större partiklar tillsammans med annat biologiskt material. I motsats till vad man ofta tidigare har trott inom forskningsfältet, fann forskarna att nanopartiklarnas toxicitet inte påverkades. Däremot var partiklar lika stora som aggregaten inte akut toxiska.

– Resultaten visar att det inte går att generalisera och anta att alla nanopartiklar blir mindre toxiska när de sammanfogas till större partiklar. Det gör det ännu mer angeläget att utforska just hur plast i nanostorlek påverkar natur och djur, och i vilka koncentrationer.

Forskare i olika delar av världen försöker nu utveckla bättre sätt att mäta lägre koncentrationer av nanopartiklar för att få en tydligare bild av långtidseffekter och risker med olika nanomaterial. Man vill också kunna skilja ut nanopartiklar från varandra för att kunna avgöra hur toxiska de är i naturliga miljöer, inte bara i laboratoriet.

Nanoplaster är extra viktiga att studera

Just nanoplaster är extra viktiga att studera menar Tommy Cedervall, dels på grund av det växande problemet med plast i haven, och dels att det är svårt att kontrollera hur de läcker ut i naturen. Andra anledningar är att plast i nanostorlek har andra egenskaper än större plastbitar och att det finns ganska få studier kring långtidseffekter av nanoplast i vår natur.

– Vi måste göra mer forskning på nanoplaster. Annars skjuter vi ett stort problem framför oss. Vissa processer kan göra att plasten i naturen börjar brytas ner snabbare, och då måste vi veta mer om hur nanoplaster påverkar oss i ett långtidsperspektiv.

Finns det en gräns för hur mycket nanoplast en organism eller fisk kan få i sig innan nanoplasterna börjar påverka organismen negativt?

– Vi vet att många olika nanopartiklar är skadliga i högre koncentrationer. Huruvida nanoplaster i naturen är skadliga över tid beror på vilka koncentrationer de finns i och hur exponeringen går till. Att mäta naturliga nivåer av nanoplaster är fortfarande en utmaning: hur samlar vi in nanoplasterna, och hur vet vi hur länge nanoplasterna har legat i havet eller sjön?

Läs mer om Tommy Cedervall och hans kollegors forskning vid avdelningarna för biokemi och akvatisk ekologi vid Lunds universitet.

• Artikeln är publicerad i I Environmental Science: Nano:
  Controlled protein mediated aggregation of polystyrene nanoplastics does not reduce toxicity towards Daphnia magna, Rebecca Frankel, Mikael T. Ekvall, Kelpsiene, E., Lars Anders Hansson & Tommy Cedervall.
• Artikeln är publicerad i Scientific Reports:
  Long-term exposure to nanoplastics reduces life-time in Daphnia magna, Kelpsiene, E., Torstensson, O., Mikael T. Ekvall, L-A Hansson & Tommy Cedervall.