Studio della biocompatibilità delle microplastiche su modelli di barriera gastrointestinale

Human exposure to micro- and nano-materials is constantly increasing due to their widespread production and use. However, the potential effects of these materials on human health are not yet fully understood. One of the main reasons for this knowledge gap is the lack of advanced, validated models on which to perform the necessary tests. The use of in vitro models that closely mimic human physiology, combined with high-throughput assays, could help fill this gap by improving our ability to predict the consequences of exposure to micro- and nano-plastics. In this study, an in vitro intestinal model based on Caco-2 cells was developed, taking into account cell heterogeneity and the composition of intestinal fluids. Several co-culture models, including Caco-2/HT29-MTX/M-cells and Caco-2/HT29-MTX/M-cells/THP-1, were implemented and exposed to high-density polyethylene microplastics after they had undergone in vitro simulated digestion. The effects on intestinal barrier integrity, permeability, cell viability, and inflammation were assessed. The results obtained under static conditions were compared, where possible, with those from dynamic environment models. The application of physiological pressure and flow resulted in different outcomes in terms of inflammation and barrier permeability in the Caco-2/HT29-MTX/M-cells model exposed to microplastics. The findings suggest that employing advanced models and methods for testing microplastics can enhance our ability to predict their potential effects on human health.

L'esposizione umana a materiali micro- e nano- è in costante aumento a causa della loro ampia produzione e utilizzo. Tuttavia, gli effetti potenziali di questi materiali sulla salute umana non sono ancora completamente compresi. Una delle principali ragioni di questa lacuna di conoscenza è la mancanza di modelli avanzati e convalidati su cui eseguire i test necessari. L'uso di modelli in vitro che imitano da vicino la fisiologia umana, combinato con saggi ad alto rendimento, potrebbe aiutare a colmare questa lacuna migliorando la nostra capacità di prevedere le conseguenze dell'esposizione a micro- e nano-plastiche. In questo studio, è stato sviluppato un modello intestinale in vitro basato su cellule Caco-2, tenendo conto dell'eterogeneità cellulare e della composizione dei fluidi intestinali. Sono stati implementati diversi modelli di co-coltura, tra cui Caco-2/HT29-MTX/M-cells e Caco-2/HT29-MTX/M-cells/THP-1, esposti a microplastiche di polietilene ad alta densità dopo che erano state sottoposte a digestione simulata in vitro. Sono stati valutati gli effetti sull'integrità della barriera intestinale, sulla permeabilità, sulla vitalità cellulare e sull'infiammazione. I risultati ottenuti in condizioni statiche sono stati confrontati, ove possibile, con quelli dei modelli a ambiente dinamico. L'applicazione di pressione e flusso fisiologici ha portato a risultati diversi in termini di infiammazione e permeabilità della barriera nel modello Caco-2/HT29-MTX/M-cells esposto a microplastiche. I risultati suggeriscono che l'uso di modelli e metodi avanzati per testare microplastiche può migliorare la nostra capacità di prevedere i loro potenziali effetti sulla salute umana.