La materia orgánica natural reduce la toxicidad acuática de las nanopartículas
Aunque no se ha explorado el efecto de la materia orgánica natural (NOM) sobre las nanopartículas (NP) en la cadena alimentaria, los estudios han demostrado que la NOM presente en ambientes acuáticos afecta la toxicidad y el comportamiento de las NP.
Estudiar: Efecto de la materia orgánica en la transferencia trófica de nanopartículas de plata en una cadena alimentaria acuática. Haber de imagen: Tim7914/Shutterstock.com
En un artículo publicado recientemente en el Diario de materiales peligrososlos investigadores eligieron Escherichia coli (E. coli) especies bacterianas y Tetrahymena thermophila (T.termófilo) protozoos para estudiar la influencia de NOM en la transferencia trófica, toxicidad y bioacumulación de nanopartículas de plata (NPs de Ag).
Los resultados revelaron que NOM redujo la toxicidad de Ag NPs en T.termófilo y E. coli a través de mecanismos de influencia como la reducción de la acumulación de Ag NP o la formación de Ag+ complejo de iones, que eran específicos del tipo de organismos y de la NOM. La biomagnificación de Ag NPs en T.termófilo ocurre a través de la transferencia trófica.
Tres NOM típicos mostraron un aumento de aproximadamente dos veces en el factor de transferencia trófica (TTF) Ag NP, donde NOM redujo la capacidad de T.termófilo para expulsar Ag durante la exocitosis. El presente estudio proporcionó información sobre la influencia de NOM en la interrupción de las perturbaciones ecológicas causadas por las NP de Ag que ingresan a la cadena alimentaria.
Aplicaciones de las NP y sus efectos en la cadena alimentaria
Las NP son ampliamente utilizadas en varios campos. Por lo tanto, es fundamental monitorear los riesgos para la salud ecológica y humana debido a la presencia excesiva de estas NP. El uso intensivo de NPs de Ag y su consecuente producción ha llevado a su acumulación en los cuerpos de agua, provocando la contaminación de los sistemas acuáticos. Además, las NP de Ag que se encuentran en la superficie de los cuerpos de agua pueden ser ingeridas por diversos microorganismos y organismos acuáticos, lo que puede provocar efectos tóxicos.
El consumo de Ag NP en alimentos o agua contaminados provoca su bioacumulación en los sistemas vivos. Además, informes anteriores mencionaron que la transferencia trófica es la principal ruta de absorción de NP por parte de los depredadores. Además, la biomagnificación de las NP por transferencia trófica a través de las cadenas alimentarias puede afectar a los organismos de alto nivel trófico.
Varios factores afectan la transferencia trófica de NP, y el impacto de NOM es una gran preocupación debido a su existencia ubicua en el ambiente acuático. Además, la NOM se adsorbe en la superficie de las NP para formar un recubrimiento que afecta significativamente la transformación, el comportamiento ambiental y la biodisponibilidad de las NP. Uno de los informes anteriores mencionaba la reducción de los efectos tóxicos causados por Ag NP debido a su complejación con NOM, formando un complejo Ag-NOM soluble en agua.
Efecto de NOM en la transferencia trófica de la cadena alimentaria acuática de Ag NPs
En el presente estudio, los investigadores establecieron un modelo de cadena alimentaria con E. coli bacterias y T.termófilo protozoos que pertenecían a dos niveles tróficos diferentes y estudiaron el impacto de NOM en la transferencia trófica de Ag NPs. Las imágenes del microscopio electrónico de transmisión (TEM) mostraron que las Ag NP tenían un diámetro medio de partículas de 23,61 ± 0,20 nanómetros y los diámetros hidrodinámicos eran 50,98 y 59,95 nanómetros a una concentración de 0,1 y 1 miligramo por litro de agua dulce artificial, respectivamente.
NOM constituye una amplia gama de compuestos orgánicos complejos como polisacáridos, proteínas, ácido húmico (HA) y lípidos. Por lo tanto, se utilizaron albúmina de suero bovino (BSA), alginato de sodio (SA) y HA como elementos representativos de los compuestos orgánicos complejos mencionados anteriormente presentes en NOM. La presencia de BSA y SA no influyó en el diámetro hidrodinámico de Ag NP. Sin embargo, HA favoreció la aglomeración de NPs, lo que llevó a un mayor diámetro hidrodinámico.
Por lo tanto, la polivinilpirrolidona (PVP) se ha utilizado como agente de recubrimiento superficial en las NP de Ag porque puede controlar la morfología de las NP de Ag y evitar su aglomeración. Investigaciones sobre la bioacumulación de Ag NPs y sus efectos tóxicos sobre E. coli en presencia de HA, se realizaron BSA y SA. Posteriormente, se estudió el mecanismo del impacto de NOM en el destino biológico y transferencia trófica de Ag NPs en la cadena alimentaria de agua dulce, el cual se basó en la transferencia trófica de E. coli a T.termófilo.
Conclusión
En resumen, los investigadores demostraron experimentalmente que las NP de Ag acumuladas en las bacterias se transfirieron posteriormente a organismos de nivel trófico superior, lo que resultó en la biomagnificación de las NP de Ag en T.termófilo de E. coli. Los protozoos con alta capacidad fagocítica mejoran la transferencia trófica de las NP de Ag, provocando su pérdida de motilidad. Además, las células contaminadas podrían ser ingeridas por depredadores naturales y provocar una biomagnificación acelerada de las NP de Ag a través de la cadena alimentaria.
NOM también alteró la acumulación de Ag+ iones en E. coli especies bacterianas, impidiendo así su eliminación por T.termófilo durante la exocitosis. Por lo tanto, la presencia de NOM en ambientes acuáticos influye en la transferencia trófica de Ag NP y es esencial llamar la atención sobre el impacto biológico de NOM en el destino y la transferencia de NP dentro de la cadena alimentaria.
Referencia
Liang, D., Fan, W., Wu, Y., Li, X., Dong, Z., Wang, Y. (2022) Efecto de la materia orgánica en la transferencia trófica de nanopartículas de plata en una cadena alimentaria acuática. Diario de materiales peligrosos. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389422013140?via%3Dihub
