Microplásticos são um risco ambiental encontrado em quase todos os lugares da Terra, liberados pela decomposição de pneus, roupas e embalagens plásticas. Outra fonte significativa de microplásticos são pequenas esferas que são adicionadas a alguns produtos de limpeza, cosméticos e outros produtos de beleza.

Em um esforço para cortar alguns desses microplásticos em sua fonte, pesquisadores do MIT desenvolveram uma classe de materiais biodegradáveis ??que podem substituir as esferas de plástico agora usadas em produtos de beleza. Esses polímeros se decompõem em açúcares e aminoácidos inofensivos.

“Uma maneira de mitigar o problema dos microplásticos é descobrir como limpar a poluição existente. Mas é igualmente importante olhar para frente e focar na criação de materiais que não gerem microplásticos em primeiro lugar”, diz Ana Jaklenec, pesquisadora principal do Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT.

Essas partículas também poderiam encontrar outras aplicações. No novo estudo, Jaklenec e seus colegas mostraram que as partículas poderiam ser usadas para encapsular nutrientes como a vitamina A. Fortificar alimentos com vitamina A encapsulada e outros nutrientes poderia ajudar algumas das 2 bilhões de pessoas ao redor do mundo que sofrem de deficiências nutricionais.

Jaklenec e Robert Langer, um professor do Instituto MIT e membro do Instituto Koch, são os autores seniores do artigo, que aparece hoje na Nature Chemical Engineering . O autor principal do artigo é Linzixuan (Rhoda) Zhang, um estudante de pós-graduação do MIT em engenharia química.

Em 2019, Jaklenec, Langer e outros relataram um material polimérico que eles mostraram que poderia ser usado para encapsular vitamina A e outros nutrientes essenciais. Eles também descobriram que pessoas que consumiam pão feito de farinha fortificada com ferro encapsulado apresentavam níveis de ferro aumentados.

No entanto, desde então, a União Europeia classificou esse polímero, conhecido como BMC, como um microplástico e o incluiu em uma proibição que entrou em vigor em 2023. Como resultado, a Fundação Bill e Melinda Gates, que financiou a pesquisa original, perguntou à equipe do MIT se eles poderiam projetar uma alternativa que fosse mais ecológica.

Os pesquisadores, liderados por Zhang, recorreram a um tipo de polímero que o laboratório de Langer havia desenvolvido anteriormente, conhecido como poli(beta-amino ésteres). Esses polímeros, que se mostraram promissores como veículos para entrega de genes e outras aplicações médicas, são biodegradáveis ??e se decompõem em açúcares e aminoácidos.

Ao alterar a composição dos blocos de construção do material, os pesquisadores podem ajustar propriedades como hidrofobicidade (capacidade de repelir água), resistência mecânica e sensibilidade ao pH. Após criar cinco materiais candidatos diferentes, a equipe do MIT os testou e identificou um que parecia ter a composição ideal para aplicações de microplásticos, incluindo a capacidade de se dissolver quando exposto a ambientes ácidos, como o estômago.

Os pesquisadores mostraram que eles poderiam usar essas partículas para encapsular vitamina A, assim como vitamina D, vitamina E, vitamina C, zinco e ferro. Muitos desses nutrientes são suscetíveis à degradação pelo calor e pela luz, mas quando encapsulados nas partículas, os pesquisadores descobriram que os nutrientes poderiam suportar a exposição à água fervente por duas horas.

Eles também mostraram que, mesmo depois de armazenadas por seis meses em alta temperatura e alta umidade, mais da metade das vitaminas encapsuladas não foram danificadas.

Para demonstrar seu potencial para fortificar alimentos, os pesquisadores incorporaram as partículas em cubos de caldo, que são comumente consumidos em muitos países africanos. Eles descobriram que, quando incorporados ao caldo, os nutrientes permaneceram intactos após serem fervidos por duas horas.

“O caldo é um ingrediente básico na África Subsaariana e oferece uma oportunidade significativa para melhorar o estado nutricional de muitos bilhões de pessoas nessas regiões”, diz Jaklenec.

Neste estudo, os pesquisadores também testaram a segurança das partículas expondo-as a células intestinais humanas cultivadas e medindo seus efeitos nas células. Nas doses que seriam usadas para fortificação de alimentos, eles não encontraram danos às células.

Para explorar a capacidade das partículas de substituir as microesferas que são frequentemente adicionadas aos produtos de limpeza, os pesquisadores misturaram as partículas com espuma de sabão. Essa mistura, eles descobriram, poderia remover marcadores permanentes e delineadores à prova d'água da pele de forma muito mais eficaz do que o sabão sozinho.

O sabão misturado com o novo microplástico também foi mais eficaz do que um limpador que inclui microesferas de polietileno, descobriram os pesquisadores. Eles também descobriram que as novas partículas biodegradáveis ??fizeram um trabalho melhor de absorver elementos potencialmente tóxicos, como metais pesados.

“Queríamos usar isso como um primeiro passo para demonstrar como é possível desenvolver uma nova classe de materiais, expandir categorias de materiais existentes e, então, aplicá-la a diferentes aplicações”, diz Zhang.

Com uma bolsa da Estée Lauder, os pesquisadores agora estão trabalhando em mais testes das microesferas como um limpador e potencialmente outras aplicações, e planejam executar um pequeno teste em humanos ainda este ano. Eles também estão reunindo dados de segurança que podem ser usados ??para solicitar a classificação GRAS (geralmente considerado seguro) da Food and Drug Administration dos EUA e estão planejando um teste clínico de alimentos fortificados com as partículas.

Os pesquisadores esperam que seu trabalho possa ajudar a reduzir significativamente a quantidade de microplásticos liberados no meio ambiente por produtos de saúde e beleza.

“Esta é apenas uma pequena parte do problema mais amplo dos microplásticos, mas, como sociedade, estamos começando a reconhecer a seriedade do problema. Este trabalho oferece um passo à frente para lidar com isso”, diz Jaklenec. “Os polímeros são incrivelmente úteis e essenciais em inúmeras aplicações em nossas vidas diárias, mas eles vêm com desvantagens. Este é um exemplo de como podemos reduzir alguns desses aspectos negativos.”

A pesquisa foi financiada pela Fundação Gates e pela Fundação Nacional de Ciências dos EUA.