A nanotecnologia desempenha um papel importante na remoção de produtos químicos tóxicos encontrados no solo. Atualmente, mais de 70 locais do Superfund da Agência de Proteção Ambiental (EPA) estão usando ou testando nanopartículas para remover ou degradar contaminantes ambientais. Um deles - ferro nano-zero-valente - é amplamente utilizado, embora seu efeito sobre os organismos não tenha sido examinado.

Em um experimento recente, uma equipe de cientistas da UC Santa Barbara testou o efeito do ferro sulfurado nano-zero-valente (FeSSi) em uma alga comum de água doce (Chlamydomonas reinhardtii). Eles descobriram que FeSSi pegou cádmio de um meio aquoso e aliviou a toxicidade do cádmio para aquela alga por mais de um mês. Seus resultados aparecem no jornal ACS Nano .

"Contudo, quando FeSSi estava fazendo o que foi projetado para fazer, descobrimos que era até 10 vezes mais tóxico quando ligado ao cádmio do que sem, "disse a autora principal Louise Stevenson, um pós-doutorado no Departamento de Ecologia da UCSB, Evolução e Biologia Marinha (EEMB). "Os padrões atuais para o que é uma concentração aceitável para uso são baseados em dados da própria partícula não ligada ao contaminante. Nosso trabalho sugere que esses limites permitidos podem ser subestimações enormes da toxicidade real."

Para simular um evento de precipitação em que o material tóxico do solo lava em um curso de água, os pesquisadores dosaram C. reinhardtii com FeSSi misturado com cádmio e esperaram uma hora antes de fazer as medições. Eles descobriram que o material orgânico que a própria alga produzia como subproduto da fotossíntese mitigava a toxicidade do FeSSi e permitia que a nanopartícula remediasse até quatro vezes mais cádmio.

"O material orgânico torna a partícula FeSSi menos tóxica, o que permite uma maior zona de remediação e aumenta as concentrações de cádmio que podem ser utilizadas, "Stevenson disse." Isso é interessante porque todo sistema natural contém algum material orgânico. Junto com o efeito tóxico das nanopartículas apenas na viabilidade celular, identificamos um feedback importante entre os materiais orgânicos produzidos pelas próprias algas, diminuindo a toxicidade, o que diminui a toxicidade para as algas.

De acordo com Stevenson, os efeitos ambientais da nanotecnologia são muito específicos ao contexto, tornando as previsões abrangentes difíceis. Então, a equipe da UCSB projetou um modelo ecológico dinâmico que pode ser usado para extrapolar o que foi testado empiricamente. Os pesquisadores reuniram dados suficientes para desenvolver uma série de equações para descrever a dinâmica das concentrações que testaram.

"Estamos desenvolvendo uma nova tecnologia mais rápido do que podemos prever seu impacto ambiental, "Stevenson observou." Isso torna muito importante projetar experimentos que sejam ecológica e ambientalmente relevantes, mas também obter dinâmicas que podem ser extrapoladas para outros sistemas. "