Um novo estudo encontrou motivos para cautela - um claro surgimento de toxicidade - em formulações de produtos de nanomateriais, mas também fornece uma técnica de teste inicial que pode ajudar a indústria a continuar avançando.

Em uma descoberta surpresa, Químicos da Universidade de Oregon e toxicologistas da Universidade Estadual de Oregon descobriram que nanopartículas de ouro biocompatíveis e surfactantes amplamente usados ​​- cada um antes considerado seguro como componentes individuais - tornam-se tóxicos para embriões de peixe-zebra à medida que se combinam de forma sinérgica.

O sinérgico, ou efeito multiplicativo, foi descoberto ao usar um novo sistema de entrega durante o teste de nanomateriais, a equipe de pesquisa de quatro membros observou em um artigo colocado online em 26 de abril e impresso em 26 de junho em ACS Nano .

"Anos depois de mostrar que esses materiais eram os mais benignos e entre os menos tóxicos que já vimos, fizemos esses experimentos com os surfactantes e descobrimos que, nesse caso, eles eram tóxicos, "disse o co-autor Jim Hutchison do Departamento de Química e Bioquímica da UO.

"Nosso novo estudo nos dá um alerta, "disse ele." Esta não é a primeira vez que as pessoas viram a toxicidade de uma mistura, mas nos lembra que duas coisas seguras misturadas não significa que a mistura seja segura. "

Isso nao esta claro, ele disse, se a toxicidade no peixe-zebra sugere uma ameaça à saúde humana.

Na infância da nanotecnologia, toxicologistas entregaram nanopartículas ao peixe-zebra usando pipetas. Hutchison e o co-autor da OSU, Robert Tanguay, já haviam descoberto que nanopartículas e surfactantes inorgânicos, individualmente, não eram tóxicos para o peixe-zebra.

Contudo, uma mudança para a automação - usando dispositivos semelhantes a impressoras a jato de tinta para injetar rapidamente materiais empregando pequenas quantidades de surfactante para controlar o tamanho das gotas distribuídas - trouxe efeitos imprevistos.

O novo estudo encontrou uma taxa de mortalidade de 88 por cento de embriões de peixe-zebra expostos a nanopartículas de ouro misturadas com polissorbato 20, enquanto a entrega das nanopartículas por pipeta resultou em apenas 3 por cento de toxicidade.

Polissorbatos são surfactantes e emulsificantes comumente usados ​​em detergentes para roupas, loções bronzeadoras, cosméticos e sorvetes. A equipe também encontrou toxicidade sinérgica usando dois outros surfactantes comuns, polissorbato 80 e dodecilsulfato de sódio.

No projeto, os pesquisadores reexaminaram a toxicidade das nanopartículas que foram estudadas como parte da Safer Nanomaterials and Nanomanufacturing Initiative, que foi financiado pelo Laboratório de Pesquisa da Força Aérea. A National Science Foundation e o National Institutes of Health apoiaram o trabalho recente.

A causa da toxicidade sinérgica foi descoberta quando os materiais foram analisados ​​com espectroscopia de NMR ordenada por difusão, uma adaptação da ressonância magnética nuclear que revela como as partículas se movem, ou difuso, em solução.

Conforme quantidades crescentes de surfactantes foram adicionadas, os pesquisadores observaram que as partículas se difundiram mais lentamente porque o surfactante se monta na parte externa das nanopartículas de ouro, levando ao aumento da absorção e toxicidade, impulsionado pela estrutura da superfície, no peixe-zebra.

"Nosso método de RMN nos permitiu afirmar que essa toxicidade sinérgica está realmente relacionada à interação desses dois materiais benignos e que gera algo que é mais tóxico, "Hutchison disse.

A abordagem de triagem rápida usada na pesquisa, ele disse, pode servir como um método de triagem precoce. Isso permitiria ajustes nas formulações ou o redesenho de ingredientes individuais antes de grandes investimentos serem feitos, para garantir que os produtos são seguros, Hutchison disse.

"O peixe-zebra provou ser um poderoso modelo de laboratório de triagem de alto rendimento que nos ajuda a descobrir rapidamente se as misturas químicas são perigosas, "Tanguay disse." Não é um humano, mas as semelhanças biológicas entre humanos e peixes-zebra são notavelmente altas, portanto, as descobertas no peixe-zebra costumam prever perigos para os humanos. "

Hutchison e Tanguay são internacionalmente conhecidos por serem pioneiros no uso da química verde, também conhecido como química sustentável, no projeto de nanopartículas. A técnica aproveita princípios de design molecular para produzir produtos químicos mais seguros, reduzir a toxicidade e minimizar o desperdício.

Aurora L. Ginzburg, um estudante de doutorado UO trabalhando na síntese de nanopartículas de ouro para usos biomédicos, liderou os esforços de análise usando equipamentos no Centro de Caracterização Avançada de Materiais da UO em Oregon, conhecido como CAMCOR. Lisa Truong, vice-diretor do Laboratório de Pesquisa Aquática Sinnhuber da OSU, também foi co-autor. Seu foco é utilizar o modelo de desenvolvimento do peixe-zebra para avaliar a segurança de produtos químicos e comerciais no comércio.