Mikroplastik: Forscher erklären, wie es sich bewegt und in den Atemwegen ablagert
Forscher der Universität Sydney analysierten die Faktoren, die die Bewegung und Ablagerung von Mikroplastik, das durch die Atmung in den Körper gelangt, beeinflussen.
Forscher der University of Technology Sydney in Australien haben untersucht, was mit Mikroplastik passiert, das durch die Atmung in den menschlichen Körper gelangt, und welche Variablen ihre Bewegung und Ablagerung im Atmungssystem beeinflussen.
Dabei handelt es sich um Kunststofffragmente von weniger als fünf Millimetern Größe. Wenn sie noch kleiner sind - zwischen einem und hundert Nanometern - werden sie als Nanoplastik bezeichnet. Wenn diese Partikel in den Körper gelangen, können sie die Gesundheit beeinträchtigen und Atemwegserkrankungen verschlimmern.
"Luftverschmutzung durch Plastikfragmente ist heute weit verbreitet, und die Inhalation ist der zweitwahrscheinlichste Expositionsweg des Menschen", erklärte Dr. Suvash Saha, Mitautor der Studie.
Auf der Grundlage von Computertomografiescans entwickelten die Wissenschaftler ein detailliertes Modell der Atemwege, von der Nase bis zum 13.
Mit Hilfe der fortgeschrittenen Computational Fluid Particle Dynamics (CFPD) verfolgten sie die Bewegung der Fragmente, beobachteten und kartierten, wie sie sich im Atmungssystem ablagern und wie die Muster je nach Art der Atmung variieren. Auf diese Weise erhielten sie ein sehr präzises Bild des Angriffs auf die Lunge.
Muster: Unterschiede in Größe und Art der Atmung
Die Simulation zeigte, dass sich das größere Mikroplastik eher in den oberen Bereichen der Atemwege ablagert, ähnlich wie bei Staub- oder Rauchpartikeln, die sich in der Nase oder im Rachen absetzen.
Die kleineren Fragmente können aufgrund der zufälligen Bewegung von Teilchen in Flüssigkeiten (Brownsche Bewegung genannt) bis in die tiefsten Winkel des Systems gelangen und sich in den Bronchiolen und Alveolen absetzen, wo der Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid zwischen der Lunge und dem Blut stattfindet.
Eine weitere Variable, die sich auf die Zirkulationsmuster und die Ablagerung von Mikroplastik auswirkt, ist laut der Studie die Atmungsfrequenz. Überraschenderweise zeigte das Modell, dass sich die Fragmente eher in den oberen Atemwegen des Systems ablagern, wenn die Atmung schneller ist, zum Beispiel beim Laufen.
Andererseits erleichtern langsamere und tiefere Atemzüge während der Ruhe der Meditation das Erreichen und Ablagern tief in der Lunge.
Der dritte Faktor, der die Bewegungsmuster von Mikroplastik beeinflusst, ist ihre Form. Partikel, die nicht kugelförmig sind, neigen dazu, tiefer in die Atemwege einzudringen und sich dort festzusetzen.
"Nicht kugelförmige Mikroplastikpartikel neigten dazu, tiefer in die Lunge einzudringen als kugelförmiges Mikroplastik und Nanoplastik, was zu unterschiedlichen gesundheitlichen Folgen führen könnte", heißt es in der Studie.
Weitere Forschung wird dazu beitragen, die Auswirkungen von Mikroplastik auf den Körper besser zu verstehen. Die Autoren schlagen außerdem vor, dass zum Schutz der menschlichen Gesundheit bessere Vorschriften und Minderungsstrategien - wie Luftfiltersysteme für Haushalte - erforderlich sind.
"Experimentelle Belege deuten stark darauf hin, dass diese Kunststoffpartikel die Anfälligkeit des Menschen für ein Spektrum von Lungenkrankheiten verstärken, darunter chronisch obstruktive Lungenerkrankung, Fibrose, Dyspnoe (Kurzatmigkeit), Asthma und die Bildung sogenannter Mörtelknötchen", so Saha.
Quellenhinweis:
Huang, X. et al. Transport and deposition of microplastics and nanoplastics in the human respiratory tract. Environmental Advances, v. 16, 2024.