Uma equipe interdisciplinar de pesquisadores da UC Santa Barbara produziu um estudo inovador de como as nanopartículas são capazes de se biomagnificar em uma cadeia alimentar microbiana simples.

"Esta foi uma simples curiosidade científica, "disse Patricia Holden, professor da Escola Bren de Ciência e Gestão Ambiental da UCSB e autor correspondente do estudo, publicado em uma das primeiras edições online da revista Nature Nanotechnology . "Mas também é de grande importância para este novo campo de olhar para a interface da nanotecnologia com o meio ambiente."

Os co-autores de Holden da UCSB incluem Eduardo Orias, professor pesquisador de genômica do Departamento de Molecular, Biologia Celular e do Desenvolvimento; Galen Stucky, professor de química e bioquímica, e materiais; e alunos de pós-graduação, estudiosos de pós-doutorado, e os pesquisadores Rebecca Werlin, Randy Mielke, John Priester, e Peter Stoimenov. Outros co-autores são Stephan Krämer, do California Nanosystems Institute, e Gary Cherr e Susan Jackson, do UC Davis Bodega Marine Laboratory.

De acordo com Holden, uma colaboração anterior com Stucky, Stoimenov, Priester, e Mielke forneceu a base para esta pesquisa. Nesse estudo anterior, os pesquisadores observaram que nanopartículas formadas a partir de seleneto de cádmio estavam entrando em certas bactérias (chamadas Pseudomonas) e se acumulando nelas. "Já sabíamos que as bactérias estavam internalizando essas nanopartículas de nosso estudo anterior, "Holden disse." E também sabíamos que Ed (Orias) e Rebecca (Werlin) estavam trabalhando com um protozoário chamado Tetrahymena e nanopartículas. Então, nós os abordamos e perguntamos se eles estariam interessados ​​em uma colaboração para avaliar como o predador protozoário é afetado pelas nanopartículas acumuladas dentro de uma presa bacteriana. "Orias e Werlin atribuem seu interesse na toxicidade das nanopartículas ao financiamento anterior e à participação na Universidade do Programa de Treinamento e Pesquisa de Substâncias Tóxicas da Califórnia.

Os cientistas repetiram o crescimento da bactéria com pontos quânticos no novo estudo e o acoplaram a um estudo de transferência trófica - o estudo da transferência de um composto de um nível inferior para um superior na cadeia alimentar por predação. "Nós observamos a diferença para o predador conforme ele crescia às custas de diferentes tipos de presas - 'controlar' a presa sem quaisquer metais, presa que foi cultivada com um sal de cádmio dissolvido, e presas que foram cultivadas com pontos quânticos de seleneto de cádmio, "Holden disse.

O que eles descobriram foi que a concentração de cádmio aumentou na transferência de bactérias para protozoários e, no processo de aumento da concentração, as nanopartículas estavam substancialmente intactas, com muito pouca degradação. "Pudemos medir a proporção do cádmio em relação ao selênio nas partículas que estavam dentro dos protozoários e ver que era substancialmente o mesmo que nas nanopartículas originais que foram usadas para alimentar as bactérias, "Orias disse.

O fato de que a proporção de cádmio e seleneto foi preservada ao longo do estudo indica que as nanopartículas foram biomagnificadas. "Biomagnificação - o aumento na concentração de cádmio como marcador de nanopartículas de presas em predadores - esta é a primeira vez que isso foi relatado para nanomateriais em um ambiente aquático, e, além disso, envolvendo formas de vida microscópicas, que compreendem a base de todas as teias alimentares, "Holden disse.

Uma implicação é que as nanopartículas dentro dos protozoários poderiam então estar disponíveis para o próximo nível de predadores na cadeia alimentar, o que poderia levar a efeitos ecológicos mais amplos. "Esses protozoários são muito enriquecidos em nanopartículas por causa da alimentação de bactérias pontilhadas quânticas, "Hold disse." Porque houve efeitos tóxicos sobre os protozoários neste estudo, existe a preocupação de que também possa haver efeitos tóxicos mais elevados na cadeia alimentar, especialmente em ambientes aquáticos. "

Uma das missões do UC CEIN é tentar entender os efeitos dos nanomateriais no meio ambiente, e como os cientistas podem prevenir quaisquer possíveis efeitos negativos que possam representar uma ameaça a qualquer forma de vida. "Nesse contexto, pode-se argumentar que se você pudesse "projetar" qualquer propriedade dos pontos quânticos que os faz entrar nas bactérias, então poderíamos evitar essa consequência potencial, "Holden disse." Essa seria uma maneira positiva de ver um estudo como este. Agora os cientistas podem olhar para trás e dizer:'Como podemos evitar que isso aconteça?' "