マイクロプラスチックと人間の健康

マイクロプラスチックが人間の健康に与える影響は、ますます懸念されており、研究対象となっています。マイクロプラスチック（MP）と呼ばれる小さな粒子は、空気、水、食品、人間の組織など、さまざまな環境マトリックスや生物学的マトリックスで発見されています。5 mm未満のプラスチック片と定義されるマイクロプラスチック、さらに小さな粒子であるナノプラスチック（NP）は、直径1000 nm（0.001 mmまたは1 μm）未満の粒子であり、人間の健康に影響を与えることが懸念されています。^{[1] [2]}私たちの環境中にプラスチックが広く存在するため、人間の健康への長期的な影響が懸念されています。大きなプラスチック製品による目に見える汚染は十分に文書化されていますが、直径1 µm未満の小さな粒子であるナノプラスチックがもたらす隠れた脅威はまだ十分に調査されていません。これらの粒子は、大きなプラスチックの分解によって発生し、現在、水、土壌、空気を含むさまざまな環境マトリックスで発見されています。ナノプラスチックは微小なサイズのため、生物学的障壁を通過して人体組織に蓄積し、健康に悪影響を及ぼす可能性があります。^{[3] [4]}

プラスチックは埋立地や海洋に蓄積し続けており、人間と動物の健康に悪影響を及ぼす汚染を引き起こしています。特に、マイクロプラスチックとナノプラスチックは現在、食物連鎖や水供給に浸透して遍在しています。研究によると、人間は毎日、特に魚介類などの食品^[5]や吸入を通じて大量のマイクロプラスチックを摂取しており、その量は1人あたり年間39,000～52,000個と推定されています^{[6] 。}さらに、人間の排泄物にマイクロプラスチックが存在することは、広範囲にわたる曝露と吸収を示唆しています^{[7] 。}科学文献では、マイクロプラスチックとナノプラスチックを組み合わせたものをMNPまたはNMP、またはナノプラスチック粒子とマイクロプラスチック粒子の頭文字をとってNMPPと呼びます。

ナノプラスチックの発生源と健康への影響を理解することは、効果的な公衆衛生政策を策定する上で極めて重要です。プラスチックは現代生活に欠かせないものなので、その利点と関連する健康リスクのバランスを取ることが不可欠です。この研究は、ナノプラスチックによる健康への悪影響を軽減するための証拠に基づく推奨事項を提供し、将来の規制や政策決定に役立てることを目的としています。環境中におけるナノプラスチックの存在が増加することで、人間の健康への潜在的な影響が懸念されています。研究によると、ナノプラスチックは生物学的障壁を貫通し、毒性を誘発し、臓器に蓄積してさまざまな健康問題を引き起こす可能性があります^{[8] 。}ナノプラスチックは飲料水、食品、空気中に存在することが確認されており、人間はどこにでもナノプラスチックにさらされています^{[9] 。}

マイクロプラスチックおよびナノプラスチック（MNP）への人間の曝露の主な経路は、摂取、吸入、および皮膚接触であり、生体蓄積は粒子のサイズ、組成、および物理化学的特性によって異なります。研究によると、150μmを超えるMNPは通常、組織に閉じ込められ、全身循環には入りませんが、200nm未満の粒子は細胞および組織のバリアを突破し、血流や他の臓器に到達する可能性があります。^{[10] [11] [12] [13]}この生体蓄積経路の多様性は、MNP曝露が人間の健康に及ぼす広範囲かつ微妙なリスクを強調しています。

摂取は、MNP粒子が食品、飲料、飲料水に遍在するため、MNP曝露の主な経路の1つです。研究によると、MNPは飲料水、^{[14] [15]}ビール、^[16]蜂蜜、砂糖、^[17]食卓塩、^{[18] [19]}さらには食品に付着した空気中の粒子など、さまざまな消費財で検出されています。^{[20] [21] [22] [13]}間接摂取には、歯磨き粉、洗顔料、スクラブ、^{[23] [24]}石鹸^{[25] [26]}が含まれ、全身循環に入ります。

海産物は、水生環境におけるMNPの蓄積により、摂取に関連する曝露源として特に懸念されています。魚、二枚貝、その他の魚介類は、水や食物を介して摂取されたMNPに汚染されていることが多く、これらの動物を摂取する人間は、組織に埋め込まれたマイクロプラスチック粒子に直接曝露されます。たとえば、二枚貝の軟組織全体は人間によって食べられるため、MNPの直接的な移行が増加します。トルコの地中海沿岸での研究では、1,337匹の魚の胃と腸から1,822個のマイクロプラスチック粒子が抽出され、これらの粒子の70％が繊維でした。^[13]

汚染はプラスチックの包装や保管材料によってさらに悪化し、時間の経過とともにMNPが浸出する可能性があり、一般的な食品や飲料からの追加摂取につながります。^{[10] [27]}糞便サンプルの分析では、1日の摂取量は約203〜332個のMNP粒子と推定されており、年間摂取率は約39,000〜52,000粒子に相当します。^{[6] [28]}これは、食品や飲料からの毎日のMNP曝露が相当なものであり、胃腸と全身の健康に重大な影響を及ぼす可能性があることを示唆しています。

MNPの母体移行は、乳児に直接影響を与える新たな曝露経路である。最近の研究では、母乳中にマイクロプラスチックが存在することが示されており、多くの場合、非常に幼い子供の曝露につながる。難燃剤^{[30] [31] [32]}や農薬^{[33]などの化学物質[29]}が母乳中に検出されていることはすでに確認されているが、マイクロプラスチックに関する知識はそれに比べて限られている。2022年の研究^[34]では、分析した母乳サンプルの75％で5ミリメートル未満のマイクロプラスチック粒子が検出され、重要な発達期における乳児の曝露に対する懸念が高まっている。^{[35] [36]}

発達段階での曝露は、後年、長期にわたる発達障害やその他の問題を引き起こす可能性がある。今回検出されたレベルは、現在設定されている安全でないレベルの閾値を超えてはいなかったが、マイクロプラスチック摂取の別の可能性のある経路を示している。カナダ北部の一部の先住民や工場の近くに住む人々に対して、母親は子どもに授乳しないように小児科医から勧められることがある。 ^[37]マイクロプラスチックやその他の潜在的に有害な化学物質の摂取を恐れて。母親は哺乳瓶ではなく直接母乳で子どもに授乳すべきだと提案されている。研究によると、搾乳した母乳をビニール袋に入れて冷凍し、その後加熱すると、母乳中のマイクロプラスチック汚染が増加することがわかっている。^[38]プラスチックの再利用可能な食品容器を電子レンジで加熱した場合も同様の結果が見られ、マイクロプラスチックとナノプラスチックの両方が放出されることが示されている。^[39]母親は、授乳を通じて子どもにマイクロプラスチックが渡らないように、自分自身は摂取しないように努めるべきだと提案されている。研究によると、ペットボトルの飲料水には水道水よりも検出可能なプラスチック含有量が著しく多いことが分かっています。^[40]

これらの調査結果は、母乳育児によって乳児が内分泌をかく乱するプラスチックに無意識のうちにさらされ、成長と発達に永続的な影響を及ぼす可能性があることを示唆している。これらのリスクを軽減するために、小児科医はプラスチックボトルの使用を減らし、プラスチック容器で母乳を加熱または冷凍しないようにすることを推奨している。温度変動によってMNPの浸出が増加する可能性があるためである。

あまり調査されていないが、MNPへの経皮曝露は、土壌、水、および角質除去剤としてMNPを含むフェイシャルおよびボディスクラブを含むパーソナルケア製品などの汚染された媒体との接触によって起こる。^{[41] [42] [13]}皮膚は一般にバリアとして機能するが、皮膚損傷や高曝露環境などの条件では、特にナノ粒子などのMNPの吸収が促進され、角質層に浸透する可能性がある。経皮曝露に関する研究では、これらの粒子が全身循環に入る可能性があることが強調されており、特に傷や汗腺や毛包などの毛穴などの透過性を高める条件によって皮膚バリアが破壊された場合にその可能性が高くなる^[10]。

吸入は、MNPへの曝露の重要な経路ですが、十分に研究されていません。空中のMNPは、都市の塵埃、織物からの合成繊維、ゴムタイヤ、家庭用プラスチック製品に由来します。^{[43] [10]}これらの浮遊粒子は、水生環境での波の作用や農地への下水処理汚泥の拡散により、空中に浮遊することがあります。^[13]吸入されると、これらの粒子は肺に留まるか、粘膜繊毛クリアランスを介して摂取され、消化器系に入ります。^{[44] [20] [21] [45]}空中のマイクロプラスチックは都市の大気中で検出されており、都市の屋上では1日あたり29～280個の粒子が1平方メートルあたり降下したという報告があり、日常的な曝露の可能性を強調しています。^[4]年間の吸入曝露率は約39,000～52,000個のマイクロプラスチック粒子と推定されており、研究では合成繊維と都市の塵埃源からの大きな寄与を強調しています。^[6]

これらの研究結果は総合的に、MNP が曝露経路に応じて複数の臓器系に蓄積する可能性があり、時間の経過とともに人体組織における MNP の存在がより広範囲に及ぶようになるため、長期的な健康への影響につながる可能性があることを示唆しています。

MNP の偶発的な生成は、機械的または環境的劣化、またはプラスチック製造 (加熱および化学凝縮) などの工業プロセスであり、MNP の意図的な生成は3D 印刷中に発生します。

職場での主な曝露経路は急性吸入である。^[45]職場での曝露は高濃度で勤務時間中継続するため短期的であるのに対し、職場外での曝露は低濃度で長期的である。^[46]労働者の曝露濃度は一般人口よりも桁違いに高い（例えば、押し出し3Dプリンターからの粒子数は¹立方メートルあたり4×10 ^10個[47]であるのに対し、一般環境では¹立方メートルあたり50個^[48]）。

エアロゾル化されたMNPへの慢性的な高曝露は、合成繊維産業、植毛産業、塩化ビニル供給業者とポリ塩化ビニル製造業者からなるプラスチック産業で発生している。^[49]

• 3Dプリンティング。熱可塑性プラスチックと樹脂を使用した商業用押し出し印刷やマルチジェットフュージョン印刷などの付加製造では​​、MNPと有機蒸気（揮発性有機化合物）が職場の周囲の空気中に放出されます。^[47] 3Dプリンティングによるアレルギー、呼吸器、心血管への悪影響の証拠が出てきています。^[50]押し出し印刷の場合、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）フィラメントはポリ乳酸（PLA）フィラメントよりも多くのMNPを放出します。^[51]
• ナイロンフロッキングとは、植毛された表面に空気を吹き付けた際に粉塵の放出がピークとなる表面にナイロンポリマーを塗布、切断、研磨、機械加工するプロセスである。^[52]
• 調理器具や食器のコーティング：ポリテトラフルオロエチレン、プラスチック製品の高エネルギーまたは熱処理（Bello et al. 2010; Walter et al. 2015）。
• 粉塵の発生は、複合材料の加工^[53]、穴あけ^[54]、手持ち式研削^[55]、ナノチューブ含有複合材料の研磨^[56]、歯科用複合材料の研磨^[57]、PVC配管やプラスチックの切断^{[58]など、幅広い場面で発生します。}
• PVCおよびプラスチックの生産ではPVC粉塵が発生し^{[59] [60]}、データの再分析によりビニルおよびポリ塩化ビニルの労働者の死亡が確認され^[61]、塩化ビニルに曝露した労働者の冠動脈疾患および癌による死亡^[62]。
• ゴム化学品製造はこれらの労働者の死亡率に影響を与えている。^[63]

• カーペットと合成繊維：室内空気中には高濃度の劣化した合成繊維が含まれており、オフィスワーカーや清掃スタッフが曝露する可能性がある。堆積した粉塵は成人、特に子供が摂取する。^[48]
• 廃水管理、リサイクル施設、埋立地：プラスチック製品は環境（風化）と機械的劣化を受け、廃水管理^{[64] [65] [66]}、リサイクル施設^{[67] [68]}、埋立地^[69]は労働者が潜在的に曝露する可能性のある粒子状物質の貯蔵庫として機能します。

• フェイスマスクと呼吸器： COVID-19パンデミックの間、世界中で最大70億枚のフェイスマスク（合成ポリマー換算で21,000トン）が毎日使用されていると推定されており^[70]、プラスチックの需要と廃棄物が増加しています。^[71]フェイスマスクの表面にある呼吸可能なNMPの破片が健康に悪影響を及ぼすかどうかはまだわかっていません。^[72]
• 医療用プラスチックには、バッグから医薬品容器まで幅広い製品が含まれており、そこからMNPが浸出して患者や医療従事者がMNPに曝露される可能性があります。 ^[73]医療用プラスチックからのMNPの毒性と医学的意義を評価するには、さらなる研究が必要です。

マイクロプラスチックの潜在的な健康影響は、粒子の大きさ、形状、曝露時間、化学組成（重金属、多環芳香族炭化水素（PAH）などの含有量）、表面特性、関連する汚染物質などの要因によって異なります。^{[76] [77]}

哺乳類を対象とした実験的および観察的研究により、マイクロプラスチックとナノプラスチックへの曝露には次のような悪影響があることが示されています。

• 炎症^{[78] [79]}
• 酸化ストレス^{[80] [78] [81] [82] [77]}
• 遺伝毒性^{[83] [82]}
• 細胞毒性^{[81] [77]}

• 心血管系^{[84] [62]}
• 呼吸器^[59]
  • 吸入による肺の炎症^[75]
• 視床下部-下垂体系（HPA）の障害（視床下部-下垂体-甲状腺系、視床下部-下垂体-副腎系、視床下部-下垂体-精巣系、視床下部-下垂体-卵巣系を含む^）[85]
• 生殖毒性、^[85]生殖健康の低下、精子の質の低下^[85]
• 発達異常^[85]
• 免疫毒性^{[85] [86] [81] [79]}
• 内分泌かく乱^{[85] [87]}
• 神経毒性^[85]
• 代謝障害^[78]
  • 腸肝系の破壊によりインスリン抵抗性のリスクが増加する^[88]
  • ホルモン機能が乱れ、体重増加につながる可能性がある。^{[89] [90]}

懸念と証拠が高まっているにもかかわらず、ほとんどの疫学研究は曝露の特徴づけに焦点を当てています。マイクロプラスチックと人間の健康への悪影響を直接結び付ける疫学研究はまだ限られており、マイクロプラスチックによって引き起こされる潜在的な危害の全容と人間の健康への長期的な影響を判断するための研究が進行中です。^{[91] [92]}

血液中にマイクロプラスチックが発見されている。^[93]

2024年4月現在、健康への悪影響に対する暴露レベルに関するデータが限られていること、化学組成や形態によるMNPの不均一性を特徴付ける標準化が欠如していること、空気中のMNPの測定が困難であることなどの理由から、MNPに対するNIOSH推奨暴露限界（REL）は確立されていない。[ ^{94] [95]}そのため、安全対策は、局所排気装置、空気ろ過、および危険性の低い物質への代替、管理的管理、皮膚および呼吸器の保護のための個人用保護具（PPE）などの非換気工学的管理による発生源排出制御を実施するために、良好な産業衛生を備えたナノマテリアルに対する管理の階層に焦点を当てている。^[96]

米国国立労働安全衛生研究所（NIOSH）ナノテクノロジー研究センター（NTRC）の研究では、局所排気換気と高効率粒子状空気（HEPA）ろ過が、理論的には0.3ミクロンまでのナノ粒子の99.97％をろ過する効果的な緩和策であることが示されています。^[96]

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