Naturalna materia organiczna zmniejsza toksyczność wodną nanocząstek

Chociaż wpływ naturalnej materii organicznej (NOM) na nanocząstki (NP) w łańcuchu pokarmowym nie został zbadany, badania wykazały, że NOM obecne w środowiskach wodnych wpływa na toksyczność i zachowanie nanocząsteczek.

​​​​​​

​​​​​​Stado: Wpływ materii organicznej na transport żywności nanocząstek srebra w wodnym łańcuchu pokarmowym. Źródło zdjęcia: Tim7914 / Shutterstock.com

W niedawnym artykule opublikowanym w Magazyn materiałów niebezpiecznychNaukowcy wybrali Escherichia coli (bakterie coli) gatunki bakterii i Termofila tetramembranowa (T. termofila) pierwotniaków w celu zbadania wpływu NOM na transport troficzny, toksyczność i bioakumulację nanocząstek srebra (Ag NP).

Wyniki wykazały, że NOM zmniejsza toksyczność nanocząstek Ag na T. termofila A bakterie coli Poprzez mechanizmy oddziaływania, takie jak zmniejszenie akumulacji Ag NP lub tworzenia Ag⁺ związek jonowy, który był specyficzny gatunkowo i specyficzny dla NOM. Biomagnifikacja nanocząstek Ag na T. termofila To było przez konwersję żywności.

Trzy typowe NOM wykazały prawie dwukrotny wzrost współczynnika transferu troficznego (TTF) dla Ag NP, ponieważ NOM zmniejszało zdolność T. termofila Aby wydalić Ag podczas egzocytozy. Niniejsze badanie dało wgląd w wpływ NOM na przerywanie zaburzeń środowiskowych powodowanych przez nanocząsteczki Ag wchodzące do łańcucha pokarmowego.

Zastosowania nanocząsteczek i ich wpływ na łańcuch pokarmowy

NP są szeroko stosowane w różnych dziedzinach. Dlatego niezwykle ważne jest monitorowanie zagrożeń dla środowiska i zdrowia ludzkiego spowodowanych nadmierną obecnością tych czynników jądrowych. Szerokie stosowanie nanocząstek Ag, aw konsekwencji duża produkcja, doprowadziło do ich akumulacji w zbiornikach wodnych, powodując zanieczyszczenie systemów wodnych. Co więcej, Ag NP obecne na powierzchni zbiorników wodnych mogą być wchłaniane przez różne mikroorganizmy i organizmy wodne, wywołując efekty toksyczne.

Spożywanie Ag NPs w zanieczyszczonej żywności lub wodzie powoduje ich bioakumulację w żywych systemach. Co więcej, w poprzednich raportach stwierdzono, że transport pokarmu jest główną drogą wchłaniania nanocząsteczek przez drapieżniki. Co więcej, bioamplifikacja nanocząsteczek poprzez transport troficzny przez łańcuchy pokarmowe może wpływać na organizmy na wyższym poziomie troficznym.

Na transport troficznego nanocząsteczki wpływa wiele czynników, a efekt NOM jest głównym problemem, ponieważ jest wszechobecny w środowisku wodnym. Ponadto NOM jest adsorbowany na powierzchni nanocząsteczek, tworząc powłokę, co ma duży wpływ na transformację, zachowanie środowiska i biodostępność nanocząsteczek. W jednym z wcześniejszych doniesień wspomniano o zmniejszeniu efektów toksycznych wywoływanych przez Ag NP dzięki ich kompleksowaniu z NOM, tworząc rozpuszczalny w wodzie kompleks Ag-NOM.

Wpływ NOM na konwersję odżywczą nanocząsteczek Ag w wodnym łańcuchu pokarmowym

W tym badaniu naukowcy stworzyli model łańcucha pokarmowego z: bakterie coli bakterie i T. termofila pierwotniaków należących do dwóch różnych poziomów troficznych i zbadano wpływ NOM na transport pokarmowy nanocząstek Ag. Obrazy z transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) wykazały, że średnia średnica cząstek Ag NPs wynosiła 23,61 ± 0,20 nm, a średnice hydrodynamiczne 50,98 i 59,95 nm przy stężeniu odpowiednio 0,1 i 1 miligrama na litr syntetycznej wody słodkiej.

NOM składa się z szerokiej gamy złożonych związków organicznych, takich jak cukry, białka, kwas humusowy (HA) i lipidy. Stąd albumina surowicy bydlęcej (BSA), alginian sodu (SA) i HA zostały użyte jako reprezentatywne elementy dla wspomnianych wcześniej złożonych związków organicznych obecnych w NOM. Obecność BSA i SA nie miała wpływu na średnicę hydrodynamiczną Ag NP. Jednak HA zwiększył aglomerację nanocząsteczek, co skutkowało większą średnicą hydrodynamiczną.

W związku z tym poliwinylopirolidon (PVP) został użyty jako środek do powlekania powierzchni Ag NP, ponieważ może on kontrolować kształt Ag NP i zapobiegać ich aglomeracji. Badania bioakumulacji nanocząstek Ag i ich toksycznego wpływu na bakterie coli W obecności HA, BSA i SA. Następnie zbadano mechanizm wpływu NOM na los biologiczny i transport pokarmowy nanocząstek Ag w słodkowodnym łańcuchu pokarmowym, w oparciu o transport troficzny z bakterie coli Dla mnie T. termofila.

wniosek

Podsumowując, naukowcy wykazali eksperymentalnie, że Ag NP nagromadzone w bakteriach były następnie przenoszone do organizmów o wyższym poziomie troficznym, co skutkuje biomagnifikacją Ag NPs w T. termofila Z bakterie coli. Pierwotniaki o wysokiej zdolności do fagocytozy wzmagają transport pokarmowy nanocząstek Ag, co powoduje utratę ich ruchliwości. Co więcej, naturalne drapieżniki mogą pożerać skażające komórki i powodować przyspieszoną biomagnifikację nanocząstek Ag przez sieć pokarmową.

NOM zmienił również akumulację Ag⁺ jony w bakterie coli gatunki bakterii, zapobiegając w ten sposób ich usunięciu przez: T. termofila podczas wydalania komórek. Obecność NOM w środowiskach wodnych wpływa zatem na transport odżywczy nanocząstek Ag i niezwykle ważne jest zwrócenie uwagi na biologiczny wpływ NOM na losy i transport nanocząstek Ag w łańcuchu pokarmowym.

odniesienie

Liang, D., Fan, W., Wu, Y., Li, X., Dong, Z. i Wang, Y. (2022) Wpływ materii organicznej na transport żywieniowy nanocząstek srebra w wodnym łańcuchu pokarmowym. Dziennik materiałów niebezpiecznych. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389422013140?via%3Dihub

Zastrzeżenie: Wyrażone tutaj opinie są opiniami autora wyrażonymi w jego osobistym charakterze i niekoniecznie reprezentują opinie AZOM.com Limited T/A AZONetwork jest właścicielem i operatorem tej witryny. Niniejsze wyłączenie odpowiedzialności stanowi część warunków korzystania z tej witryny.