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淡水藻類クロレラピレノイドサにおけるイブプロフェンの毒性効果、生体蓄積性、生分解性および不斉選択性に及ぼすナノプラスチックの影響(英文
The influence of nanoplastics on the toxic effects, bioaccumulation, biodegradation and enantioselectivity of ibuprofen in freshwater algae Chlorella pyrenoidosa.
PMID: 32315820 DOI: 10.1016/j.envpol.2020.114593.
抄録
プラスチックの環境への残留が問題となっており、プラスチック汚染は喫緊の課題となっています。小型のプラスチックは摂取されやすく、生物への影響が大きくなる可能性があります。本研究では、ポリスチレンナノプラスチック(NP)が藻類クロレラピレノイドサ(Chlorella pyrenoidosa)のイブプロフェン(IBU)の毒性効果、生物蓄積性、生分解性、不斉選択性に及ぼす影響を検討した。ポリスチレンNP(1mgL)とIBU(5-100mgL)の組み合わせに96時間暴露した後、生育速度、クロロフィルa、総抗酸化能(T-AOC)、活性酸素種(ROS)及び脂質過酸化(MDA)に及ぼす影響を評価した。その結果、C.pyrenoidosaの成長に対するIBUの抑制効果は、NPの存在下で緩和されることが示された。例えば、NPを含まない処理でのrac-IBUの96 h-IC値は45.7mgLであったが、NPを含む処理では63.9mgLであった。NPの共曝露は、個々の曝露(IBU)群と比較して、T-AOCの有意な増強とROSおよびMDAのわずかな減少をもたらし、酸化ストレスの減少を示唆した。さらに、NPとの処理は、C.pyrenoidosaにおけるIBUの生物蓄積の減少と生分解の促進と培地中での除去の強化につながった。IBUのエナンチオ選択的毒性,生物蓄積性および生分解性はNPの非存在下でも存在下でも観察された。S-IBUはより大きな毒性を示し,R-IBUはC.pyrenoidosaで優先的に蓄積・分解された。また,NPの有無にかかわらず,2つのエナンチオマーの相互変換は起こらなかった。このことから,水生環境における医薬品やパーソナルケア製品の環境リスク評価において,共存するNPの影響を考慮する必要があることが示唆された。
Plastic pollution has become a pressing issue due to its persistence in the environment. Smaller plastics are more easily ingested, potentially exerting greater influences on organisms. In this study, the effects of polystyrene nanoplastics (NP) on the toxic effects, bioaccumulation, biodegradation and enantioselectivity of ibuprofen (IBU) in algae Chlorella pyrenoidosa were explored. The influences on the growth rate, chlorophyll a, total antioxidant capacity (T-AOC), reactive oxygen species (ROS) and lipid peroxidation (MDA) were evaluated after 96 h of exposure to a combination of polystryene NP (1 mg L) and IBU (5-100 mg L). The results indicated that the inhibitory effect of IBU on C. pyrenoidosa growth was alleviated in the presence of NP. For instance, the 96 h-IC value for rac-IBU in the treatment lacking NP was 45.7 mg L, and the corresponding value in the treatment containing NP was 63.9 mg L. The co-exposure of NP led to a significant enhancement of T-AOC and slight reduction of ROS and MDA compared with the individual exposure (IBU) group, suggesting a decreased oxidative stress. In addition, treatment with NP led to a decreased bioaccumulation and accelerated biodegradation of IBU in C. pyrenoidosa and enhanced removal in the medium. The enantioselective toxicity, bioaccumulation and biodegradation of IBU were observed both in the absence and presence of NP. S-IBU exhibited a greater toxicity, and R-IBU was preferentially accumulated and degraded in C. pyrenoidosa. No interconversion of the two enantiomers occurred regardless of the presence of NP. This consequence implied that the influence of coexistent NP should be considered in the environmental risk assessment of pharmaceuticals and personal care products in aquatic environments.
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