特別寄稿:マイクロプラスチックの光学顕微鏡による形態観察と分光法による化学同定ならびにnanoGPSとParticleFinderを用いたマイクロプラスチックのヒト腎臓細胞への影響評価

ジルク H クリスティアンセン*1、他8名 | |   54

ゲオルグ ザロ*2、メリーナ ヤバークト*3、バーバラ E オスマン*4、ラッセ クリング*5、ヨハネス アスト*6、フロリアン フォルンハルツ*7、ジャニナ ムエラ ダイレ*3、マリオ シファー*3

*1 Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS, Max Planck Institute for the Science of Light, Institute for Nanotechnology and Correlative Microscopy eV INAM Physics Department, Freie Universitat Berlin
*2 Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS, Max Planck Institute for the Science of Light, Institute for Nanotechnology and Correlative Microscopy eV INAM
*3 Department of Nephrology, University Hospital, Friedrich-Alexander University Erlangen-Nurnberg (FAU), Translation Research Center
*4 Max Planck Institute for the Science of Light, Bavarian Health and Food Safety Authority
*5 Max Planck Institute for the Science of Light, Institute for Nanotechnology and Correlative Microscopy eV INAM
*6 Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS, Institute for Nanotechnology and Correlative Microscopy eV INAM
*7 Institute for Nanotechnology and Correlative Microscopy eV INAM Institute of Optics, Information and Photonics, Friedrich-Alexander University Erlangen-Nurnberg (FAU)

現在,我々は食品や大気を通して,マイクロ〜ナノサイズという非常に小さい粒子(MNPs)に日常的に曝されている。しかしながらどの程度曝されているのか,またそれが我々の健康にどの様な影響を及ぼしているかは,ほとんど知られていない。我々は,HORIBAが開発したnanoGPSとParticle Finderの2つの技術を使い,測定対象に対し,正確に位置合わせを行うことで,独立した機器で同一のMNPsをナノスケールまでかつ広範囲にわたり解析を実現した。本項では,容器入り天然水と,粒子の蓄積が起こりやすい代表的な腎臓細胞として培養ヒト有足細胞の2つについて解析を行った結果を示す。まず,リファレンス粒子及び天然水ボトルにふくまれるMNPsを検出し,ボトルやラベルの材質に依存した平均粒子数やサイズ,種類に関する統計解析を行い,その性能を実証した。次いで,ヒト由来ポドサイトに対するMNPs(3種の標準粒子と摩耗タイヤから得た粒子使用)の主な影響は細胞生存率試験で評価され,その同じ細胞を相関顕微鏡法と分光法で解析した(顕微画像とスペクトル測定の同期技術により,対象細胞に関する複数の情報を同一視野角で取得している)。MNPsと共に調製された細胞と無調製の細胞を比較し,MNPsの付着や取り込みによる細胞へのダメージに帰属できる状態の変化を観察し,MNPsの生物学的特徴を評価した。複数の機器を用いた測定により,同一の測定対象の位置合わせだけでなく,自動化できる本技術は,本事例にとどまらず,広く活用が期待される新規分析手法である。