環境化学：マイクロプラスチックと水の界面における固有の物理化学的活性

プラスチックは現代社会において不可欠な要素となっており、これは主に、プラスチックが一般には通常の条件において化学的に不活性と見なされていることに起因する。しかし、プラスチックが細片化したマイクロプラスチック（5 mm未満のサイズ）は、近年、大きな社会的懸念を引き起こしており、さまざまな生態系やヒト組織で広く検出されていて、環境リスクや健康リスクを増大させている。今回我々は、汎用マイクロプラスチックが水中で固有の物理化学的活性を示すことを明らかにする。この活性は、活性酸素種の自発的生成によって生じるもので、活性酸素種の生成は界面の疎水性が高まるほど増加し、界面の静電特性と強く相関する。ab initio計算によってこれらの観察結果が裏付けられ、マイクロプラスチック–水界面の疎水性が高まるほど、部分的な溶媒和と静電効果の複合的作用を通して水酸化物イオンの酸化がエネルギー的に有利になることが明らかになった。こうした界面特性と、その結果生じる酸化反応は、生体分子の吸着、タンパク質の凝集、さらには細胞損傷にも直接的な影響を及ぼす。総合すると我々の知見は、プラスチックは不活性であるという一般に広まっているパラダイムに異議を唱えるものであり、マイクロプラスチックが健康や環境に及ぼす有害な影響について、見過ごされてきた可能性のある機構を特定するとともに、界面水の構造–活性関係の基本的な理解に寄与する。この理解は、より安全で持続可能なプラスチック材料の設計に情報を与える可能性がある。

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