微型塑料转变为抗生素抗菌和病原体的“轮毂”

面部剥离剂微薄塑料

单一使用面部剥离器可以向环境中释放5,000-100,000微薄的微薄。信用:粪便,陈武,njit

据估计,每天提供大约400,000名居民的平均尺寸的废水处理厂将在环境中排入400,000微型粒子颗粒。然而,研究人员仍在学习这些超细塑料颗粒的环境和人体健康影响,长度小于5毫米,从化妆品,牙膏和衣物微纤维中发现,我们的食品,空气和饮用水。

现在,研究人员新泽西州理工学院have shown that ubiquitous microplastics can become ‘hubs’ for antibiotic-resistant bacteria and pathogens to grow once they wash down household drains and enter wastewater treatment plants — forming a slimy layer of buildup, or biofilm, on their surface that allows pathogenic microorganisms and antibiotic waste to attach and comingle.

在elestvier发布的调查结果中危险材料字母杂志,研究人员发现某些细菌菌株升高至多30次,同时生活在微塑性生物膜上,可以在市政废水处理厂的内部活化污泥单元中形成。

A number of recent studies have focused on the negative impacts that millions of tons of microplastic waste a year is having on our freshwater and ocean environments, but until now the role of microplastics in our towns’ and cities’ wastewater treatment processes has largely been unknown,” said Mengyan Li, associate professor of chemistry and environmental science at NJIT and the study’s corresponding author. “These wastewater treatment plants can be hotspots where various chemicals, antibiotic-resistant bacteria and pathogens converge and what our study shows is that microplastics can serve as their carriers, posing imminent risks to aquatic biota and human health if they bypass the water treatment process.”

“大多数污水处理厂不设计用于去除微薄塑料,因此它们不断被释放到接收环境中,”粪便NGOC Ph.D添加到接收环境中。候选人和第一个研究作者。“我们的目标是调查微薄的塑料是否富含抗生素的抗菌细菌在市污水处理厂,如果是的话,了解有关所涉及的微生物社区的更多信息。”

加入聚乙烯微塑料的生物膜

显示在聚乙烯微塑料上附有生物膜的显微镜图像。白色箭头指向生物膜。秤条长度为10μm。信用:NJIT.

在他们的研究中,团队从新泽西州北部的三个国内废水处理厂收集了污泥样本,用两种广泛的商业微塑料 - 聚乙烯(PE)接种了实验室中的样品。聚苯乙烯(PS)。该团队使用定量PCR和下一代测序技术的组合来鉴定倾向于在微薄塑料上生长的细菌种类,沿途追踪细菌的遗传变化。

分析显示,特别是三个基因 -SUL1,SUL2INTI1.- 已知有助于抗常见抗生素,磺胺酰胺的抗性,在微薄生物膜上达到较高的30倍,而不是在仅仅三天后使用砂生物体的实验室对照试验。

当团队用抗生素掺入样品磺胺嘧唑(SMX)时,它们发现它进一步扩增了抗生素抗性基因,高达4.5倍。

“以前,我们认为抗生素的存在是为了增强这些微塑性相关细菌中的抗生素抗性基因,但似乎微薄的塑料可以自然地允许它们自身吸收这些抗性基因。”Pham说。“抗生素的存在确实具有显着的乘数效应。”

发现八种不同的细菌在微薄塑料中高度富集。在这些物种中,该团队观察了通常与呼吸道感染有关的两个新兴人类病原体,Raoultella OrnithinolyticaStenotrophomonas麦芽酚,经常在微塑料生物膜上搭便车。

该团队表示,到目前为止,微塑料上的最常见的菌株Novosphingobium pokkalii.,可能是形成吸引这种病原体的粘性生物膜的关键引发剂 - 因为它激化可能有助于塑料的劣化并膨胀生物膜。与此同时,团队的研究强调了基因的作用,INTI1.,移动遗传元件主要负责在微塑性结合微生物中能够在微塑性结合的微生物中交换抗生素抗性基因。

“我们可能会将微薄的珠子视为微小的珠子,但它们为微生物提供了巨大的表面积,”李说。“当这些微塑料进入废水处理厂并混合污泥,细菌如Novosphingobium.可以意外地连接到表面并分泌胶水细胞外物质。随着其他细菌连接到表面并生长,它们甚至可以交换脱氧核糖核酸彼此。这就是抗生素抗性基因在社区之间蔓延的方式。“

“我们有证据表明,这种方式的细菌也通过这种方式对其他抗生素产生了抗性,例如氨基糖苷,β-内酰胺和三甲丙酰胺,”添加了PHAM。

现在,李说实验室进一步研究了角色Novosphingobium.在微薄层在微薄的薄膜形成。该团队还在寻求更好地了解这种携带的携带的微薄塑料的程度可以通过研究微塑料生物膜在废水处理中的消毒剂如紫外线和氯如氯和氯的废水处理中的抗性来绕过水处理过程。

“一些国家已经考虑了关于在消费产品中使用微塑料的新规定。本研究提高了对我们的废水系统中微塑性生物膜进行进一步调查,以及在水产环境中去除微塑料的有效手段的开发,“李说。

参考:“作为富集抗生素抗菌和病原体的核塑料,在城市活性污泥中富集抗生素抗菌和病原体”,粪便NGAM,Lerone Clark和Mengyan Li,1911年1月15日,危险材料字母杂志
DOI:10.1016 / J.Hazl.2021.100014

是第一个评论在“微塑料转变为”轮毂“,用于抗生素的细菌和病原体”

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