Oma teadustöös keskendun mikroplasti mõju uurimisele bakterite antibiootikumitundlikkusele ja koondumisele, et saada paremini aru ohust, mida mikroplast keskkonnale ja inimestele kujutab.  Selleks uurin, kuidas bakterid mikroplasti juuresolekul kasvavad, nende eluvorm muutub ning milline mõju on antibiootikumidel sellisele kooslusele, kirjutab Tallinna Tehnikaülikooli mikroplasti uurija Triini Olman.

Mikroplasti ja bakterite vastastikusi mõjutusi on aga traditsiooniliste mikrobioloogiliste meetoditega keeruline uurida. Optilised meetodid, nagu spektrofotomeetria, ei erista erinevaid bakterite eluvorme ehk pole võimalik öelda, kas bakter on mikroplastile kinnitunud või liigub keskkonnas ringi. Samuti võivad mikroplastiosakesed valgust hajutada, mis moonutab katsetulemusi. Bakteri eluvormi kohta ei anna infot ka Petri tassil kolooniate lugemine. 

Nende piirangute ületamiseks kasutame Tehnikaülikoolis tilga mikrofluidikat. Selle meetodid võimaldavad vaadelda mikroplasti ja bakterite vastastikmõjusid ühe raku tasemel. Kapseldame selleks nanoliitri-suurustesse vesi-õlis tilkadesse üksikuid bakterirakke ja mikroplast. Iga tilk kujutab endast isoleeritud mikrokeskkonda, justkui miniatuurset Petri tassi või katseklaasi, kus bakter kasvada saab. Mikroskoobiga saame jälgida, kuidas bakter tilgas kasvab: kas ühtlaselt läbi kogu tilga või moodustades kogumeid, mis viitab biokile tekkimisele.

Lisaks sellele, et tilga mikrofluidika võimaldab meil jälgida üksikrakulisi interaktsioone, on see meetod ka väga kõrge läbilaskevõimega. Iga proovi kohta saab toota kümneid kuni sadu tuhandeid tilku. Analüüs käib spetsiaalse pildianalüüsiprogrammi töövooga, mis suudab eristada tilkades mikroplasti ja bakterit ning määrata, kas ja kuidas bakterid kogumeid moodustavad.

Selle raames oleme arendanud vabavaralisel programmil CellProfiler põhinevaid rakendusi, millega saab analüüsida mikroskoobipilte automaatselt ja suures mahus, andes täpset ja arvulist infot tilgas (või mõnes muus proovis) toimuva kohta. Kuna tulemused saadakse otse piltidelt, ilma subjektiivse tõlgendamiseta, on need usaldusväärsed ja kergesti korratavad. Samad omadused on olulised teisteski valdkondades, nagu rakubioloogias või keskkonnauuringutes.

Mikroplast kui nähtamatu mõjutaja

Praegu uurime polüstüreeni mõju kahele bakteritüvele ja nende bakterite tundlikkust kolme antibiootikumi suhtes. Senised tulemused on näidanud, et laia toimespektriga tsiprofloksatsiin koos polüstüreeniga suurendab tilkades Staphylococcus aureus'e agregatsiooni. Kolibakterite puhul vähendab polüstüreen bakteri tundlikkust doksütsükliini vastu, kuid erinevust kogumites ei ole täheldatud. Katsed ja andmeanalüüsid on veel käimas. 

Looduses ei ela bakteriliigid üksteisest isoleeritult, vaid segakooslusena. Seega tahame uurida ka nende kahe bakteri koosmõju. Plaanis on veel katsed, kus kapseldame tilkadesse koos polüstüreeniga nii Staphylococcus aureus'e kui ka Escherichia coli. Kummalgi bakteril on väga erinev antibiootikumitundlikkuse profiil. Meid huvitab, kas ja kuidas need kaks bakterit koostööd teevad.

Mikroplasti ja bakterite interaktsioonide mõju uurimine keskkonnale ja inimestele on aina populaarsust koguv teadusvaldkond. Tallinna Tehnikaülikooli tilga mikrofluidika teadusgrupis otsime viise, kuidas ületada traditsiooniliste meetodite piiranguid, vaadeldes mikroplasti mõju bakteritele üksikraku tasemel.

Need teadmised aitavad üksikasjalikumalt mõista, kuidas mikroplast soodustab biokile teket ja millised keskkonnategurid võivad selles interaktsioonis olulist rolli mängida.