p A humilde lombriga é a estrela de um ambicioso projeto da Rice University para medir a toxicidade das nanopartículas. p O baixo custo, estudo de alto rendimento dos cientistas do Rice Weiwei Zhong e Qilin Li mede os efeitos de muitos tipos de nanopartículas não apenas em organismos individuais, mas também em populações inteiras.

p Os pesquisadores do Rice testaram 20 tipos de nanopartículas e determinaram que cinco, incluindo as moléculas de carbono-60 ("fulerenos") descobertas em Rice em 1985, mostrou pouca ou nenhuma toxicidade.

p Outros eram moderadamente ou altamente tóxicos para Caenorhabditis elegans , várias gerações das quais os pesquisadores observaram para ver os efeitos das partículas em sua saúde.

p Os resultados foram publicados pela revista American Chemical Society. Ciências Ambientais e Tecnologia . Eles também estão disponíveis no site de código aberto dos pesquisadores.

p "Nanopartículas são basicamente novos materiais, e não sabemos muito sobre o que eles farão para a saúde humana e a saúde do ecossistema, "disse Li, professor associado de engenharia civil e ambiental e de ciência dos materiais e nanoengenharia. "Tem havido muitas publicações mostrando que certos nanomateriais são mais tóxicos do que outros. Portanto, antes de fazermos mais produtos que incorporam esses nanomateriais, é importante entendermos que não estamos colocando nada tóxico no meio ambiente ou em produtos de consumo.

p "A questão é, Quanto custo podemos suportar? ", Disse ela." É um processo longo e caro para fazer um estudo toxicológico completo de qualquer produto químico, não apenas nanomateriais. "Ela disse que devido à grande variedade de nanomateriais sendo produzidos em alta velocidade e em escala tão grande, há “uma necessidade urgente de técnicas de triagem de alto rendimento para priorizar quais estudar mais extensivamente”.

p O estudo piloto de Rice prova que é possível reunir muitos dados de toxicidade a baixo custo, disse Zhong, um professor assistente de biociências, que realizou extensos estudos sobre C. elegans , particularmente em suas redes de genes. Materiais sozinhos para cada ensaio, incluindo os vermes e as bactérias que consumiram e os meios de cultura, custam cerca de 50 centavos, ela disse.

p Os pesquisadores usaram quatro ensaios para ver como os vermes reagem às nanopartículas:fitness, movimento, crescimento e expectativa de vida. O ensaio de toxicidade mais sensível foi o fitness. Neste teste, os pesquisadores misturaram as nanopartículas em soluções com as bactérias que os vermes consomem. Medir a quantidade de bactérias que comeram ao longo do tempo serviu como uma medida da "aptidão" dos vermes.

p “Se a saúde dos vermes é afetada pelas nanopartículas, eles se reproduzem menos e comem menos, "Zhong disse." No ensaio de aptidão, monitoramos os vermes por uma semana. Isso é tempo suficiente para monitorarmos os efeitos da toxicidade acumulados ao longo de três gerações de vermes. " C. elegans tem um ciclo de vida de cerca de três dias, e uma vez que cada um pode produzir muitos descendentes, uma população que começou com 50 seria mais de 10, 000 depois de uma semana. Um número tão grande de animais testados também permitiu que o ensaio de aptidão fosse altamente sensível.

p O sistema "QuantWorm" dos pesquisadores permitiu o monitoramento rápido da aptidão do worm, movimento, crescimento e expectativa de vida. Na verdade, monitorar os vermes foi provavelmente a parte menos demorada do projeto. Cada nanomaterial exigia uma preparação específica para garantir que fosse solúvel e pudesse ser entregue aos vermes junto com as bactérias. As propriedades químicas de cada nanomaterial também precisaram ser caracterizadas em detalhes.

p Os pesquisadores estudaram uma amostra representativa de três classes de nanopartículas:metal, óxidos metálicos e à base de carbono. "Não fizemos nanopartículas poliméricas porque o tipo de polímero que você pode ter é infinito, "Li explicou.

p Eles examinaram a toxicidade de cada nanopartícula em quatro concentrações. Seus resultados mostraram fulerenos C-60, fullerol (um derivado do fulereno), dióxido de titânio, nanotubos decorados com dióxido de titânio e dióxido de cério foram os menos prejudiciais às populações de vermes.

p Seu ensaio de "aptidão" confirmou a toxicidade dependente da dose para o negro de fumo, nanotubos de carbono de parede simples e múltipla, grafeno, óxido de grafeno, nanopartículas de ouro e dióxido de silício pirogênico.

p Eles também determinaram o grau em que a química da superfície afetava a toxicidade de algumas partículas. Embora os nanotubos de paredes múltiplas funcionalizados com amina tenham se mostrado altamente tóxicos, nanotubos hidroxilados tiveram a menor toxicidade, com diferenças significativas na aptidão, comprimento do corpo e vida útil.

p Um gráfico de toxicidade completo e interativo para todos os materiais testados está disponível online.

p Zhong disse que o método pode provar seu valor como uma maneira rápida para medicamentos ou outras empresas de estreitar a gama de nanopartículas que desejam distribuir mais caro, testes de toxicologia dedicados.

p "Próximo, esperamos adicionar variáveis ​​ambientais aos ensaios, por exemplo, para imitar a exposição ultravioleta ou as condições da água do rio na solução para ver como eles afetam a toxicidade, "Ela disse." Nós também queremos estudar o mecanismo biológico pelo qual algumas partículas são tóxicas para os vermes. "