Los microplásticos han pasado en pocos años de ser un problema principalmente ambiental a convertirse en un importante foco de investigación biomédica. Aunque ya existen numerosos estudios que han detectado estas partículas en sangre, pulmones, placenta y otros tejidos, todavía queda una gran incógnita por resolver: qué recorrido siguen dentro del organismo y cuánto tiempo permanecen en él. Para responder a esta cuestión, un grupo de investigadores ha desarrollado una nueva técnica de imagen capaz de seguir el movimiento de microplásticos en organismos vivos en tiempo real. Este avance no solo permitirá comprender mejor el comportamiento de estas partículas, sino también evaluar con mayor precisión sus posibles efectos sobre la salud humana y mejorar el desarrollo de futuras estrategias de diagnóstico e investigación.

Una nueva ventana para observar los microplásticos

Los microplásticos se han convertido en uno de los contaminantes más extendidos del planeta. Se encuentran en el agua potable, en los alimentos, en el aire e incluso en numerosos productos de uso cotidiano. Su tamaño inferior a los 5 milímetros facilita que puedan ser inhalados o ingeridos, mientras que las partículas aún más pequeñas, conocidas como nanoplásticos, tienen capacidad para atravesar barreras biológicas que antes se consideraban difíciles de superar.

Aunque durante los últimos años diferentes investigaciones han encontrado restos de plástico en diversos órganos humanos, la mayoría de esos trabajos únicamente ofrecían una fotografía fija del problema. Es decir, permitían detectar la presencia de partículas después de extraer muestras de tejido, pero resultaba prácticamente imposible observar cómo se desplazaban dentro de un organismo vivo.

Precisamente esa limitación es la que pretende superar la nueva técnica presentada por investigadores de la Tokyo University of Science. El sistema permite seguir en tiempo real el recorrido de microplásticos especialmente preparados para emitir fluorescencia en una región del espectro conocida como infrarrojo cercano de segunda ventana, o NIR-II. Gracias a ello, los científicos pueden visualizar el movimiento de las partículas sin recurrir continuamente a procedimientos invasivos.

El sistema NIR-II permite observar el movimiento en profundidad

El protagonista de esta investigación es una técnica basada en fluorescencia NIR-II. Esta región del espectro electromagnético comprende aproximadamente longitudes de onda entre 1.000 y 1.700 nanómetros, donde la absorción y dispersión de la luz por los tejidos biológicos disminuyen considerablemente.

En términos prácticos, esto significa que la luz puede penetrar varios milímetros e incluso centímetros en determinados tejidos con una calidad muy superior a la obtenida mediante fluorescencia convencional. Además, la autofluorescencia natural del organismo es mucho menor en esta ventana espectral, aumentando la relación señal-ruido y permitiendo obtener imágenes más nítidas.

Para hacer visibles los microplásticos, los investigadores incorporaron un colorante fluorescente denominado IR-1061 en partículas de tereftalato de polietileno (PET), uno de los plásticos más utilizados en envases alimentarios. El resultado fueron partículas capaces de emitir una señal intensa bajo iluminación NIR-II sin modificar significativamente su forma ni su comportamiento físico.

Microplásticos diseñados para la investigación

Conviene aclarar que estas partículas fluorescentes no representan los microplásticos presentes de forma natural en el medio ambiente. Se trata de modelos experimentales creados específicamente para estudiar cómo se comportan este tipo de materiales dentro de organismos vivos.

El proceso de fabricación buscó conservar características similares a las de los fragmentos reales. En lugar de emplear únicamente esferas perfectamente uniformes, los investigadores prepararon partículas con geometrías irregulares que reproducen mejor los fragmentos obtenidos por degradación ambiental.

Desde un punto de vista técnico, mantener esa morfología resulta importante porque la forma influye en parámetros como la velocidad de desplazamiento, la adhesión a tejidos o la interacción con células inmunitarias. Además, el tamaño de las partículas puede modificar de manera significativa su capacidad para atravesar determinadas barreras biológicas.

Seguimiento en tiempo real del recorrido

Uno de los aspectos más interesantes del trabajo consiste en la posibilidad de observar el desplazamiento de los microplásticos mientras el organismo permanece vivo.

Hasta ahora, muchas investigaciones requerían sacrificar animales experimentales para analizar posteriormente los tejidos mediante microscopía o espectroscopia. Ese procedimiento ofrecía únicamente información puntual correspondiente a un instante concreto del experimento.

La nueva metodología permite realizar múltiples observaciones sucesivas sobre el mismo individuo, reduciendo tanto el número de animales necesarios como la variabilidad entre muestras.

Los investigadores pudieron registrar cómo las partículas se desplazaban inicialmente por el sistema digestivo tras la ingestión y posteriormente analizar su distribución temporal mediante secuencias continuas de imagen. Esta capacidad abre la puerta a estudiar fenómenos de acumulación, eliminación o redistribución que anteriormente resultaban extremadamente difíciles de documentar.

Mucho más que obtener imágenes

Aunque pueda parecer únicamente una mejora en la calidad de imagen, el avance tiene implicaciones mucho más amplias.

Conocer exactamente qué órganos acumulan mayores cantidades de microplásticos permitirá diseñar estudios toxicológicos mucho más precisos. También facilitará investigar si determinadas enfermedades favorecen esa acumulación o si ciertos tejidos eliminan estas partículas con mayor rapidez que otros.

Desde el punto de vista experimental, disponer de información temporal continua permite desarrollar modelos matemáticos sobre la distribución de partículas. Dichos modelos pueden incorporar parámetros cinéticos relacionados con absorción intestinal, velocidad de transporte sanguíneo, aclaramiento hepático o eliminación renal.

Además, la fluorescencia NIR-II puede combinarse con otras técnicas biomédicas para correlacionar la presencia de microplásticos con procesos inflamatorios, alteraciones celulares o cambios metabólicos detectados mediante otras modalidades de imagen.

Un complemento para otras técnicas existentes

La investigación sobre microplásticos utiliza actualmente un amplio conjunto de herramientas analíticas.

La espectroscopia Raman permite identificar la composición química de partículas individuales mediante su huella espectral característica, alcanzando resoluciones espaciales próximas al micrómetro. Por su parte, la espectroscopia infrarroja FTIR también identifica distintos polímeros analizando sus bandas de absorción molecular.

Más recientemente han aparecido técnicas como la microscopía fototérmica infrarroja (OPTIR), capaces de localizar microplásticos dentro de tejidos sin destruir completamente la muestra, conservando además información espacial muy valiosa para los investigadores

La nueva estrategia NIR-II no sustituye a estas tecnologías, sino que añade una capacidad completamente diferente: observar el movimiento dinámico de las partículas mientras permanecen dentro del organismo.

Todavía quedan muchas preguntas abiertas

El interés creciente por los microplásticos ha generado un enorme volumen de publicaciones científicas, aunque todavía existen importantes incertidumbres.

Una de ellas consiste en determinar las concentraciones reales presentes en el organismo humano. Algunos estudios recientes han sido cuestionados debido a posibles contaminaciones durante el análisis o a limitaciones metodológicas que podrían producir falsos positivos.

Precisamente por ello, disponer de nuevas herramientas capaces de mejorar la precisión experimental resulta especialmente importante. Cuanto más fiables sean los métodos de detección, más sencillo será establecer relaciones entre la exposición a microplásticos y posibles alteraciones de la salud.

El futuro de este tipo de tecnologías

Los investigadores consideran que esta metodología podrá emplearse para estudiar no solo microplásticos, sino también otros materiales utilizados en nanotecnología médica, sistemas de liberación de fármacos o biomateriales implantables.

En el futuro podrían desarrollarse partículas marcadas con distintos fluoróforos capaces de emitir señales diferenciadas, permitiendo seguir simultáneamente varios tipos de polímeros o comparar diferentes tamaños dentro del mismo organismo.

Asimismo, la integración de inteligencia artificial con los sistemas de adquisición facilitará el análisis automático de miles de imágenes consecutivas, identificando trayectorias, velocidades y zonas de acumulación con mucha mayor rapidez que mediante análisis manual.

A medio plazo, tecnologías relacionadas podrían incluso adaptarse para aplicaciones clínicas si logran cumplir todos los requisitos de seguridad y sensibilidad necesarios para estudios en personas.

Reflexiones finales

La nueva técnica presentada por la Tokyo University of Science representa un paso importante para comprender mejor el comportamiento de los microplásticos dentro de organismos vivos. Su principal aportación no consiste únicamente en obtener imágenes más espectaculares, sino en ofrecer información dinámica sobre el recorrido que siguen estas partículas desde su entrada en el organismo hasta su posible eliminación o acumulación.

Todavía falta mucho trabajo para conocer con exactitud el impacto sanitario de los microplásticos. Sin embargo, disponer de herramientas capaces de seguir su movimiento en tiempo real permitirá responder preguntas que hasta ahora permanecían abiertas. A medida que estas técnicas continúen evolucionando, será posible construir una imagen mucho más precisa sobre la interacción entre los plásticos y el organismo, un conocimiento imprescindible para evaluar riesgos y diseñar futuras estrategias de prevención.