Échantillonnage, identification et caractérisation des rejets de microplastiques par le biberon d’alimentation en polypropylène pendant l’utilisation quotidienne

La plupart des types de plastiques sont non biodégradables mais peuvent se décomposer en petits morceaux en raison de processus chimiques et physiques tels que l’oxydation et le frottement mécanique^1,2. Les pièces en plastique de moins de 5 mm sont classées comme des microplastiques (MPs). Les députés sont omniprésents et se retrouvent dans presque tous les coins du monde. Ils sont devenus une préoccupation mondiale en raison du risque potentiel pour les humains et la faune^3,4. À ce jour, des accumulations importantes de députés ont été trouvées chez les poissons, les oiseaux, les insectes^5,6 ainsi que chez les mammifères (souris, dans l’intestin, les reins et le foie^7,8). Des études ont montré que l’exposition et l’accumulation de MPs peuvent endommager le métabolisme lipidique des souris^7,8. Une évaluation des risques axée sur les poissons a révélé que les députés submicroniques peuvent pénétrer la barrière hémato-encéphalique et causer des lésions cérébrales⁹. Il convient de noter qu’à ce jour, tous les résultats sur le risque de MP ont été obtenus à partir d’études sur des animaux, alors que le risque spécifique pour la santé humaine est encore inconnu.

Au cours des 2 dernières années, les préoccupations au sujet de la menace que la MP fait pour la santé humaine ont considérablement augmenté avec la confirmation des niveaux d’exposition humaine aux députés. L’accumulation de MPs a été trouvée dans le côlon humain¹⁰, le placenta des femmes enceintes¹¹ et des selles adultes¹². Une détermination précise des niveaux de rejet de MP est essentielle pour identifier les sources d’exposition, évaluer le risque pour la santé et évaluer l’efficacité de toute mesure de contrôle potentielle. Au cours des dernières années, certaines études de cas ont indiqué que les plastiques utilisés quotidiennement (c.-à-d. la bouilloire en plastique¹³ et les gobelets à usage unique¹⁴⁾peuvent libérer des quantités extrêmement élevées de députés. Par exemple, les gobelets en papier jetables (avec des intérieurs stratifiés avec des films de polyéthylène-PE ou de copolymères), ont libéré environ 250 MPs de taille micron et 102 millions de particules de taille inférieure au micron dans chaque millilitre de liquide après une exposition à de l’eau chaude à 85-90 °C¹⁴. Une étude sur les contenants alimentaires en polypropylène (PP) a indiqué que jusqu’à 7,6 mg de particules de plastique sont libérés du contenant lors d’une utilisation unique¹⁵. Des niveaux encore plus élevés ont été enregistrés à partir de sachets de thé fabriqués à partir de polyéthylène téréphtalate (PET) et de nylon, qui ont libéré environ 11,6 milliards de députés et 3,1 milliards de députés de taille nanométrique dans une seule tasse (10 ml) de la boisson¹⁶. Étant donné que ces produits en plastique utilisés quotidiennement sont conçus pour la préparation d’aliments et de boissons, la libération de grandes quantités de députés est probable et leur consommation constitue une menace potentielle pour la santé humaine.

Les études sur la libération de MP à partir de produits en plastique ménagers (c.-à-d. la bouilloire en plastique¹³ et les gobelets à usage unique¹⁴⁾n’en sont qu’à leurs débuts, mais on s’attend à ce que ce sujet reçoive une attention croissante de la part des chercheurs et du grand public. Les méthodes requises dans ces études sont significativement différentes de celles utilisées dans les études marines ou d’eau douce à température ambiante où des protocoles bien établis existent déjà¹⁷. En revanche, les études portant sur l’utilisation quotidienne de produits en plastique ménagers impliquent une température beaucoup plus élevée (jusqu’à 100 °C), avec dans de nombreux cas des cycles répétés pour revenir à la température ambiante. Des études antérieures ont souligné que les plastiques en contact avec l’eau chaude peuvent libérer des millions de députés^16,18. En outre, l’utilisation quotidienne de produits en plastique peut au fil du temps modifier les propriétés du plastique lui-même. Il est donc crucial de développer un protocole d’échantillonnage qui imite avec précision les scénarios d’utilisation quotidienne les plus courants. La détection de particules de taille micrométrique est un autre défi majeur. Des études antérieures ont souligné que les rejets des députés provenant des produits en plastique sont inférieurs à 20^{μm 16,19,20}. La détection de ces types de MPs nécessite l’utilisation de filtres à membrane lisse avec une petite taille de pores. De plus, il est nécessaire de distinguer les députés des contaminants possibles capturés par le filtre. La spectroscopie Raman haute sensibilité est utilisée pour l’analyse de la composition chimique, ce qui a l’avantage d’éviter le besoin d’une puissance laser élevée connue pour détruire facilement les petites particules²⁰. Par conséquent, le protocole doit combiner des procédures de manipulation sans contamination avec l’utilisation de filtres à membrane optimaux et pour une méthode de caractérisation qui permet une identification rapide et précise de la MP.

L’étude rapportée ici s’est concentrée sur le biberon à base de PP (BFB), l’un des produits en plastique les plus couramment utilisés dans la vie quotidienne. Il a été constaté qu’un grand nombre de députés sont libérés du plastique BFB lors de la préparation de la formule¹⁸. Pour une étude plus approfondie de la libération de MP par les plastiques quotidiens, la méthode de préparation et de détection des échantillons de BFB est détaillée ici. Lors de la préparation de l’échantillon, le processus standard de préparation de la formule (nettoyage, stérilisation et mélange) recommandé par l’OMS²¹ a été suivi attentivement. En concevant les protocoles autour des lignes directrices de l’OMS, nous nous sommes assurés que la libération de MP des BBF imitait le processus de préparation des préparations pour nourrissons utilisé par les parents. Le processus de filtrage a été conçu pour collecter avec précision les MPs libérés des BBF. Pour l’identification chimique des députés, les conditions de travail de la spectroscopie Raman ont été optimisées pour obtenir des spectres propres et facilement identifiables des députés, tout en évitant la possibilité de brûler les particules cibles. Enfin, la procédure d’essai optimale et la force appliquée pour permettre une cartographie topographique précise en 3 dimensions des MPs utilisant la microscopie à force atomique (AFM) ont été développées. Le protocole (Figure 1) détaillé ici fournit une méthode fiable et rentable pour la préparation et la détection des échantillons de MP, ce qui peut considérablement bénéficier aux études futures sur les produits en plastique.