Pesquisadores da Universidade Columbia e da Universidade da Califórnia em Berkeley (UC Berkeley), nos Estados Unidos, descobriram que microplásticos comuns geram espontaneamente moléculas altamente reativas ao entrarem em contato com a água e o soro sanguíneo. O estudo, publicado na revista científica Nature na quarta-feira (14), demonstra que seis tipos de polímeros produzem radicais hidroxila capazes de danificar proteínas, células sanguíneas e moléculas de DNA sem a necessidade de calor, luz ou catalisadores.
A descoberta contraria o consenso científico tradicional de que os plásticos são materiais quimicamente inertes em condições normais de temperatura ambiente. Segundo Naixin Qian, pesquisador de pós-doutorado na Universidade Columbia e primeiro autor do estudo, a pesquisa descobriu que, quando os microplásticos interagem com a água, como ocorre na água engarrafada ou quando são absorvidos pela corrente sanguínea, eles geram espontaneamente o que os cientistas chamam de espécies reativas de oxigênio (ROS), exemplos clássicos de moléculas que podem danificar tecidos animais e humanos.
Como os microplásticos geram radicais hidroxila na água?
O trabalho científico, intitulado em inglês Intrinsic physicochemical activity at microplastic–water interfaces e incluído na edição impressa da revista Nature de 15 de outubro de 2026 (volume 658, páginas 650 a 657), foi liderado pelo professor de Química e Engenharia Biomédica da Universidade Columbia, Wei Min, e por Naixin Qian. A investigação contou com cálculos teóricos e simulações dinâmicas conduzidos pelo laboratório da professora Teresa Head-Gordon, da UC Berkeley, além da participação do geoquímico ambiental Beizhan Yan, do Observatório Terrestre Lamont-Doherty da Universidade Columbia, e de Phoebe A. Stapleton, da Universidade Rutgers.
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Para observar o fenômeno em laboratório, a equipe utilizou técnicas de microscopia de fluorescência e espectroscopia de ressonância de spin eletrônico em partículas com tamanho máximo de 5 milímetros, limite que define cientificamente os microplásticos. O mecanismo químico identificado pelos cientistas mostra que, conforme o plástico se fragmenta em pedaços menores, sua área superficial cresce de forma acentuada em relação ao volume total da partícula. Na zona de contato entre o polímero e a água, formam-se cargas elétricas que facilitam a perda de elétrons por parte dos íons hidróxido (OH⁻) presentes no líquido, resultando na criação imediata dos radicais hidroxila, uma espécie reativa de oxigênio.
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O efeito surpreendeu os próprios químicos envolvidos na investigação, uma vez que grande parte dos plásticos analisados não possui átomos de oxigênio em sua fórmula original. “Do ponto de vista da química pura, eles deveriam ser inertes”, disse Wei Min.
Em outra declaração sobre o mecanismo físico-químico, o professor detalhou a relação entre o tamanho do fragmento e a reação na água. De acordo com Wei Min, à medida que o plástico se fragmenta em partículas cada vez menores, sua área superficial aumenta enormemente, fazendo com que os microplásticos alterem a água ao seu redor e gerem radicais reativos de alta energia que muito provavelmente contribuem para os danos biológicos observados em animais e potencialmente em humanos como resultado da exposição a esses materiais.
Os testes avaliaram seis polímeros de uso cotidiano e confirmaram a produção de radicais em todos eles, mas com variações conforme a afinidade do material com a água. Plásticos mais hidrofóbicos, que repelem a água, como o polietileno e o polipropileno, registraram a maior atividade química na geração de radicais hidroxila. Em contrapartida, materiais mais hidrofílicos, como o politereftalato de etileno (PET), o policloreto de vinila (PVC), o poliestireno e sobretudo o acrílico, apresentaram menor geração dessas moléculas reativas. Para medir a força oxidativa do processo, os cientistas colocaram pó de poliestireno na concentração de 10 miligramas por mililitro em água com o corante alaranjado de metila: quase 90% do corante foi degradado ao longo de 10 dias pela ação dos radicais.
Efeitos dos microplásticos no sangue, nas proteínas e no DNA
Como a água compõe de 60% a 70% das células humanas, segundo Wei Min proporção que o comunicado oficial da Universidade Columbia situa entre 60% e 80% nas células e em cerca de 50% no sangue, os pesquisadores testaram a reação dos plásticos diante de estruturas biológicas. Nos experimentos, as cargas elétricas das micropartículas atraíram moléculas de DNA diretamente para a superfície dos plásticos.
Os radicais gerados também provocaram a agregação da proteína lisozima na superfície de partículas de poliestireno, um dano que os cientistas conseguiram suprimir ao adicionar cafeína, substância conhecida por neutralizar radicais livres. Em testes com glóbulos vermelhos de camundongos, o contato com os microplásticos causou fragmentação celular e vazamento de hemoglobina. Quando as partículas foram inseridas em soro sanguíneo, a formação espontânea de radicais hidroxila continuou ocorrendo, embora em intensidade menor do que a registrada na água pura.
Beizhan Yan afirmou que o trabalho tem implicações significativas para a saúde ambiental e humana, acrescentando que microplásticos e nanoplásticos podem se formar e entrar em ambientes aquáticos por meio de descargas de fontes como fabricantes de plástico e lavanderias.
Aumento de até 100 mil vezes na área de contato e ação de lipídios
A dimensão física da fragmentação explica por que pedaços microscópicos ampliam tanto a reatividade química. Se um cartão de crédito comum for quebrado em partículas de 10 micrômetros de diâmetro cerca de um décimo da espessura de uma folha de papel, sua área superficial total aumenta mais de 200 vezes. Em uma escala ainda menor, o bioquímico e toxicologista Matthew Campen, da Universidade do Novo México, que não participou do estudo, calculou que uma esfera de plástico de 0,5 centímetro de diâmetro pode se dividir em 1 quatrilhão de partículas de 50 nanômetros, o que multiplica sua área superficial em 100 mil vezes.
Apesar dessa multiplicação de superfície, fatores biológicos internos podem frear a reação química dentro do corpo. Os autores descobriram que a adição de um surfactante substância que reduz a tensão superficial dos líquidos na concentração de 0,1% de Triton X-100 interrompeu em grande parte a formação dos radicais hidroxila. O dado é considerado relevante pelos toxicologistas porque o organismo humano possui lipídios e surfactantes naturais que recobrem corpos estranhos.
Matthew Campen explicou que, quando os microplásticos atingem o pulmão, são imediatamente cercados por surfactantes, e apontou que essas partículas ficam envolvidas por lipídios na maioria das situações que consegue imaginar em um sistema biológico. O bioquímico também observou um impasse ambiental trazido pelos dados: os plásticos que geram menos radicais livres na água podem ser justamente os materiais que levam mais tempo para se decompor na natureza.
Descoberta de 240 mil partículas na água em 2024 antecedeu pesquisa
A identificação do mecanismo de produção de radicais hidroxila preenche uma lacuna de pesquisas anteriores sobre a presença e o risco desses materiais no cotidiano, onde as embalagens de alimentos representam cerca de 40% de toda a produção mundial de plástico. Estudos epidemiológicos e de laboratório já haviam associado a exposição aos microplásticos a ataques cardíacos, acidentes vasculares cerebrais (AVC), demência, tumores cerebrais, processos inflamatórios e danos ao DNA, mas os cientistas ainda não sabiam explicar como polímeros sem oxigênio causavam estresse oxidativo nas células.
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O avanço atual dá sequência direta a um levantamento publicado em 2024 na revista científica PNAS pela mesma equipe de Wei Min e Naixin Qian na Universidade Columbia. Naquele ano, os dois pesquisadores demonstraram que um litro médio de água engarrafada contém cerca de 240 mil partículas de micro e nanoplásticos, dado que motivou a investigação sobre o que acontece quimicamente na fronteira entre essas centenas de milhares de fragmentos e o líquido ingerido pelos consumidores.
Tanto os autores do artigo quanto especialistas independentes, como o toxicologista e biólogo Martin Wagner, da Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia, destacam que os testes recém-publicados foram conduzidos em recipientes de vidro no laboratório, utilizando pós plásticos comerciais novos. Ainda não foi medido nem confirmado se a geração de radicais hidroxila ocorre na mesma proporção dentro de órgãos e tecidos humanos vivos ou com plásticos já envelhecidos no meio ambiente, nem qual é a dose exata de exposição necessária para desencadear doenças em pessoas. Com base nas propriedades físico-químicas identificadas na pesquisa, a Universidade Columbia registrou um pedido de patente provisória.
