Metais en bioplásticos e o seu risco para a saúde humana

Abstract

[Resumen] El presente Trabajo de Fin de Grado se centra en el estudio de la problemática derivada de los bioplásticos a nivel de la salud humana, evaluando el grado de incorporación a nuestro organismo de metales que estén presentes en microplásticos (MPs) de bioplásticos comerciales. Para ello se simula el proceso digestivo humano y así determinar la bioaccesibilidad y la biodisponibilidad de los siguientes elementos: Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb y Sn. Los bioplásticos ensayados son: ácido poliláctico (PLA), poli(3-hidroxibutirato) (PHB) y poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBv). Estos materiales se someten a un proceso previo de adsorción metálica, para simular su contaminación en el medio marino. Para conocer el contenido metálico total de estos microplásticos se llevó a cabo una digestión ácida asistida con energía de microondas. Todos los metales ensayados se retienen en los MPs, en concentraciones de 2 a 10 veces superiores a las iniciales. Destaca el contenido inicial de Sn en el PLA (25 μg/g), siendo para los demás elementos inferiores a 5 μg/g. Los microplásticos sobrecargados se someten al proceso in vitro y se determina el contenido metálico de las fracciones bioaccesibles y biodisponibles mediante espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS). Todos los metales son bioaccesibles, en mayor o menor medida, en los tres bioplásticos. En cuanto a la biodisponibilidad, Cu, Sn, Sb y Pb no se cuantificaron en esta fracción. Para los demás metales, se alcanzaron porcentajes entre el 2 % y 15 %, excepto para el Hg en el PHBv con un 30 %. Se comprueba la capacidad de los MPs de bioplásticos de adsorber metales del medio marino, así como de poder liberarlos en el proceso digestivo humano, si bien la mayor parte es bioaccesible pero no biodisponible.

[Resumo] O presente Traballo de Fin de Grao céntrase no estudo da problemática derivada dos bioplásticos a nivel da saúde humana, avaliando o grao de incorporación ao noso organismo de metais que estean presentes en microplásticos (MPs) de bioplásticos comerciais. Para iso, simúlase o proceso dixestivo humano e así determinar a bioaccesibilidade e a biodisponibilidade dos seguintes elementos: Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb e Sn. Os bioplásticos ensaiados son: ácido poliláctico (PLA), poli(3- hidroxibutirato) (PHB) e poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBv). Estes materiais sométense a un proceso previo de adsorción metálica, para simular a súa contaminación no medio mariño. Para coñecer o contido metálico total destes microplásticos levouse a cabo unha dixestión ácida asistida con enerxía de microondas. Todos os metais ensaiados retéñense nos MPs, en concentracións de 2 a 10 veces superiores ás iniciais. Destaca o contido inicial de Sn no PLA (25 μg/g), sendo para os demais elementos inferiores a 5 μg/g. Os microplásticos sobrecargados sométense ao proceso in vitro e determinase o contido metálico das fraccións bioaccesibles e biodispoñibles mediante espectrometría de masas con plasma de acoplamento inductivo (ICP-MS). Todos os metais son bioaccesibles, en maior ou menor medida, nos tres bioplásticos. En canto á biodispoñibilidade, Cu, Sn, Sb e Pb non se cuantificaron nesta fracción. Para os demais metais, alcanzáronse porcentaxes entre o 2 % e o 15 %, excepto para o Hg no PHBv cun 30 %. Compróbase a capacidade dos MPs de bioplásticos de adsorber metais do medio mariño, así como de poder liberalos no proceso dixestivo humano, aínda que a maior parte é bioaccesible pero non biodispoñible.

[Abstract] The present Final Degree Project focuses on studying the issues related to bioplastics concerning human health, evaluating the degree of incorporation of metals present in microplastics (MPs) from commercial bioplastics into our bodies. To achieve this, the human digestive process is simulated to determine the bioaccessibility and bioavailability of the following elements: Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, and Sn. The tested bioplastics are polylactic acid (PLA), poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), and poly(3- hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBv). These materials undergo a prior metal adsorption process to simulate their contamination in the marine environment. To determine the total metal content of these microplastics, acid digestion with microwave energy was performed. All tested metals are retained in the MPs, at concentrations 2 to 10 times higher than the initial ones. The initial Sn content in PLA (25 μg/g) stands out, whereas for the other elements, it is below 5 μg/g. The spiked microplastics are subjected to an in vitro process, and the metal content of the bioaccessible and bioavailable fractions is determined using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). All metals are bioaccessible to some extent in all three bioplastics. Regarding bioavailability, Cu, Sn, Sb, and Pb were not quantified in this fraction. For the other metals, percentages between 2 % and 15 % were reached, except for Hg in PHBv, which had a 30 % bioavailability. The ability of bioplastic MPs to adsorb metals from the marine environment and potentially release them in the human digestive process is confirmed, although most are bioaccessible but not bioavailable.