ナノプラスチックとの相互作用によって変化する抗生物質活性
最後に見直したもの： 02.07.2025
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科学誌「Scientific Reports」に掲載された最近の研究によると、マイクロプラスチックやナノプラスチック（MNP）への抗生物質の吸着が深刻な健康被害につながることが判明した。
プラスチックが分解されると、様々な形状、サイズ、組成の粒子が発生します。これらの微小な粒子はマイクロプラスチックやナノプラスチック（MNP）と呼ばれ、環境中に存在し、細胞を含む人体に侵入する可能性があります。
MNPは薬物残留物を含む様々な物質を吸着し、体内で生理学的変化を引き起こします。抗生物質に関しては、細菌への影響が耐性の発達に寄与する可能性があるため、特に懸念されます。さらに、MNPは微生物のコロニー形成のための表面となり、伝播の媒介物として機能します。
研究者らは、抗生物質テトラサイクリン（TC）とナノプラスチックの相互作用と、それが抗生物質の生物学的活性に与える影響を研究した。
実験には 4 種類のプラスチックが選択されました。
- ポリスチレン（PS）
- ポリエチレン（PE）
- ナイロン6.6（N66）
- ポリプロピレン（PP）
TC-NP 複合体を作成するために、2 つのアプローチが使用されました。
- 逐次アニーリング（SA）法：プラスチックはTCの存在下で形成され、抗生物質分子に対するポリマー鎖の最大限の適応を可能にしました。
- 自由粒子法 (FP): プラスチックを事前に成形し、その表面に TC をさまざまな方向に配置します。
次に、複合体の安定性と細胞培養における抗生物質活性への影響を評価するためのシミュレーションが実行されました。
主な結果
複合体の形成：
- SA法では、FP法よりも複合体の安定性が高いことが実証されました。ナノプラスチック内部にはテトラサイクリンが多く含まれていました。
- TC と N66 間の極性相互作用は水への溶解度よりも強く、強い結合を生み出しました。
分子動力学:
- PSおよびN66のポリマー鎖は、立体的および水素結合により動きが小さくなりました。PPは高い移動性を示し、TCが構造内に浸透しやすくなりました。
- PS などの一部のケースでは、TC 分子は最初に分離した後、表面に再付着します。
細胞培養実験：
- ナノプラスチック (PS、PE、PET) の存在により TC の活性が大幅に低下し、これは細胞内の蛍光タンパク質の発現レベルの低下によって確認されました。
潜在的なリスク:
ナノプラスチックは抗生物質の吸収を変え、抗生物質を新しい部位に運び、局所的な濃度を高めるため、細菌耐性の発達に寄与する可能性があります。
結論
研究の結果は、ナノプラスチックと抗生物質の相互作用がそれらの生物学的活性に大きな影響を与えることを確認しました。
- 吸収の問題: ナノプラスチックは薬物の薬物動態を変える可能性があります。
- 耐性の刺激: 細菌環境における抗生物質の濃度の局所的な増加は、耐性の発達を促進する可能性があります。
この研究は、MNP が人間の健康に与える影響についてのさらなる研究と、その影響を軽減するための対策の開発の必要性を浮き彫りにしています。