Cytotoxicity of microplastics and mercury-adsorbed microplastics on HT-29 mucous-secreting human intestinal epithelial cells.

Abstract

Microplastics are widespread environmental contaminants that may pose risks to human health and can act as carriers of toxic substances accumulated in the environment into the human body. This study aimed to evaluate the cytotoxicity of polystyrene (PS), polybutylene succinate (PBS), and polylactic acid (PLA) microplastics, as well as mercury ion–adsorbed microplastics, on mucus-secreting human intestinal epithelial HT-29 cells. The microplastics used in this study were prepared in sizes of 400, 200, and 140 mesh (corresponding to

ไมโครพลาสติกเป็นสิ่งปนเปื้อนที่พบสะสมอย่างแพร่หลายในสิ่งแวดล้อมและอาจก่อให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพมนุษย์ รวมทั้งอาจสามารถเป็นตัวพาสารพิษที่สะสมอยู่ในสิ่งแวดล้อมเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ได้ การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินความเป็นพิษระดับเซลล์ของไมโครพลาสติกชนิดพอลิสไตรีน (PS) พอลิบิวทิลีนซัคซิเนต (PBS) และพอลิแลคติคแอซิด (PLA) รวมถึงไมโครพลาสติกที่ดูดซับไอออนปรอท ต่อเซลล์เยื่อบุผิวลำไส้มนุษย์ชนิดหลั่งเมือกสายพันธุ์ HT-29 ไมโครพลาสติกที่ถูกใช้ในการศึกษาครั้งนี้ถูกเตรียมให้มีขนาด 400, 200 และ 140 mesh (น้อยกว่า 30, 30–70 และ 70–100 ไมโครเมตร ตามลำดับ) และทดสอบที่ความเข้มข้น 10–800 ไมโครกรัม/มิลลิลิตร เป็นระยะเวลา 7, 14, 21 และ 28 วัน โดยประเมินอัตราการรอดชีวิตของเซลล์ด้วยเทคนิค resazurin based assay และตรวจสอบความผิดปกติของสารพันธุกรรมจากการเกิดการควบแน่นของโครมาตินด้วยการย้อมสี DAPI รวมทั้งศึกษาความสามารถในการดูดซับและปลดปล่อยไอออนปรอทของไมโครพลาสติกภายหลังการแช่ในสารละลายเมอคิวริกคลอไรด์ (0.2 µM) เป็นเวลา 7 วัน โดยตรวจสอบด้วยการย้อมสีเซนเซอร์ NF09 และวิเคราะห์องค์ประกอบธาตุด้วยเทคนิค SEM-EDX พร้อมทั้งประเมินความเป็นพิษของไมโครพลาสติกที่ดูดซับปรอทต่อเซลล์เป็นระยะเวลา 3, 7 และ 14 วัน ผลการศึกษาพบว่า ไมโครพลาสติกทั้งสามชนิดสามารถลดอัตราการรอดชีวิตของเซลล์ได้เมื่อเพิ่มความเข้มข้นและระยะเวลาในการทดสอบ โดยไมโครพลาสติกชนิดพอลิสไตรีนขนาด 140 mesh ที่ความเข้มข้น 800 ไมโครกรับ/มิลลิลิตร ส่งผลให้ความเป็นพิษต่อเซลล์สูงที่สุดเมื่อทดสอบระยะยาว 28 วัน โดยส่งผลให้เซลล์มีอัตราการรอดชีวิตเท่ากับ 62% รวมทั้งก่อให้เกิดความผิดปกติของสารพันธุกรรมอย่างมีนัยสำคัญ ขณะที่ PBS และ PLA ที่ขนาด 140 mesh ที่ความเข้มข้น 800 ไมโครกรัม/มิลลิลิตร มีความเป็นพิษต่ำกว่า เมื่อทำการทดสอบเป็นระยะเวลา โดยส่งผลให้เซลล์มีอัตราการรอดชีวิตเท่ากับ 70% และ 65% ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม ไมโครพลาสติกทุกชนิดสามารถดูดซับไอออนปรอทได้ โดย PBS แสดงแนวโน้มการดูดซับและปลดปล่อยปรอทได้มากที่สุด เมื่อเซลล์ได้รับไมโครพลาสติกที่ดูดซับปรอท พบการลดลงของอัตราการรอดชีวิตและการเพิ่มขึ้นของการควบแน่นของโครมาติน สะท้อนถึงความเป็นพิษต่อสารพันธุกรรมที่สูงขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับไมโครพลาสติกที่ไม่ผ่านการแช่ปรอท ผลการศึกษานี้ชี้ให้เห็นว่า ไมโครพลาสติกไม่เพียงก่อให้เกิดความเป็นพิษโดยตรงต่อเซลล์เยื่อบุผิวลำไส้มนุษย์ แต่ยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวพาโลหะหนักเข้าสู่เซลล์ เพิ่มความรุนแรงของผลกระทบทางชีวภาพ ดังนั้น การประเมินความเสี่ยงของไมโครพลาสติกควรพิจารณาทั้งความเป็นพิษของพอลิเมอร์และศักยภาพในการเป็นพาหะของสารปนเปื้อนควบคู่กันไป เพื่อใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการกำหนดแนวทางจัดการปัญหาสิ่งแวดล้อมและการพัฒนาวัสดุที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นในอนาคต