p Quando você compra qualquer coisa, de maquiagem a tinta e protetor solar, é provável que contenha nanopartículas projetadas. Esses materiais em nanoescala têm propriedades que estão revolucionando os produtos - da medicina à agricultura e à eletrônica. Mas eventualmente, essas nanopartículas chegarão a ambientes naturais. Para usá-los com segurança e com todo o seu potencial, precisamos saber como eles se comportam em ambientes reais - e se esse comportamento leva a quaisquer consequências indesejadas. p Greg Lowry, professor de engenharia civil e ambiental na Carnegie Mellon University, estuda como as nanopartículas se comportam e impactam o meio ambiente. Uma forma que os pesquisadores têm estudado o destino das nanopartículas é rastreando as nanopartículas de ouro, porque são estáveis e fáceis de encontrar, ou assim pensaram os pesquisadores.
p Recentemente, Lowry e a pesquisadora de pós-doutorado Astrid Avellan fizeram uma descoberta revolucionária:nanopartículas de ouro realmente se dissolvem em ambientes de água doce, quando entram em contato com microrganismos encontrados em plantas aquáticas. Durante o processo de dissolução, íons de ouro são liberados, que terá um comportamento diferente das nanopartículas e pode ser tóxico para alguns microrganismos. O estudo não mediu a toxicidade, então isso não significa que as nanopartículas de ouro são prejudiciais - em vez disso, compreendendo melhor seu comportamento em ambientes biologicamente ativos, os cientistas podem usar esse conhecimento para projetar nanomateriais melhores. Suas descobertas foram publicadas em
Nature Nanotechnology .
p "Este estudo abriu nossos olhos para a importância das plantas e do microbioma vegetal na determinação do destino dos nanomateriais projetados em ambientes de água doce, "disse Lowry." Estas plantas, e biofilmes em geral, são sumidouros importantes para nanomateriais e são um compartimento fascinante para estudar. "
O professor do CEE Greg Lowry e a pós-doc Astrid Avellan descrevem seu trabalho observando como os nanomateriais se comportam em ambientes muito complexos usando mesocosmos que representam água doce, zonas húmidas emergentes. Eles estudaram o comportamento das nanopartículas de ouro nos mesocosmos e descobriram que o ouro não era inerte, como eles esperavam, mas foi bastante transformado por organismos no meio ambiente. Crédito:Faculdade de Engenharia, Universidade Carnegie Mellon p A equipe analisou exatamente o que causa essa transformação e com que rapidez ela ocorre. Eles conduziram seus testes no que é chamado de mesocosmo - um ambiente de água doce natural controlado. O mesocosmo, alojado no Centro de Implicações Ambientais de Nanotecnologia da Duke University, contém solo, sedimento, agua, plantas, insetos, peixe, e microrganismos que normalmente vivem nesses ambientes naturais. Avellan e a equipe de pesquisa liberaram nanopartículas de ouro na água do mesocosmo em quantidades muito baixas todas as semanas para simular a longo prazo, insumos de baixa dosagem esperados de usos de nanomateriais. Eles queriam ver como as nanopartículas se comportariam em um complexo, ecossistema biologicamente ativo. Depois de seis meses, eles descobriram que 70% do ouro estava se acumulando com as plantas aquáticas, e que todas as nanopartículas de ouro haviam se dissolvido e mudado para outras formas de ouro. Quando eles olharam mais de perto para o biofilme, ou uma substância pegajosa composta de bactérias e microorganismos encontrados nas plantas, eles descobriram que os microrganismos liberavam cianeto que interagia com as nanopartículas de ouro. As nanopartículas de ouro se dissolveram (ou ionizaram) e formaram ouro-cianeto junto com outros complexos de ouro que permaneceram com as plantas.
p Nanopartículas são agregados de átomos formando partículas entre cem nanômetros, ou um centésimo a um milésimo da espessura de um cabelo humano. Seu tamanho confere novas propriedades que beneficiam muitas aplicações:eles poderiam tratar melhor a água, eles podem matar bactérias em uma ferida, eles poderiam criar materiais mais fortes, mas mais leves.
p "Descobrimos que o ouro estava se acumulando loucamente nas plantas aquáticas, que não era o que esperávamos, "disse Astrid Avellan." Então, investigamos isso e descobrimos que o ouro estava associado a essas plantas, mas não era mais nanoparticulado. "
p Este é um grande avanço porque as nanopartículas de ouro eram consideradas um material estável, e muitas vezes têm sido usados como rastreadores para entender como os nanomateriais se comportam - se você encontrar as nanopartículas, saberá onde elas se acumulam. As descobertas deste artigo implicam que mesmo nanopartículas de metal relativamente inertes, como o ouro, podem se dissolver ao interagir com o biofilme em ambientes aquáticos.
p "As interações dos nanomateriais com o fitobioma podem ser potencialmente aproveitadas para beneficiar a agricultura, "disse Lowry." A comunidade de pesquisa está apenas começando a entender o papel do fitobioma na produtividade das plantas. Este estudo indica o potencial para projetar nanomateriais que trabalham em conjunto com o fitobioma para melhorar a produtividade da planta. Intervenções bem-sucedidas na agricultura precisarão considerar como trabalhar em sinergia com a natureza. "
p Embora os efeitos da transformação do ouro precisem ser mais estudados, é possível que seja tóxico para alguns organismos. Os íons também podem se mover mais rápido e mais longe do que as nanopartículas, distribuindo-se de maneira diferente nos organismos e no meio ambiente. A boa notícia é que agora os pesquisadores descobriram como e por que eles se dissolvem, portanto, podemos ser inteligentes sobre os usos e aplicações futuras das nanopartículas - até mesmo aproveitando esse fenômeno para nosso benefício.
p "Agora sabemos por que e em que condições as nanopartículas de ouro se dissolvem, "disse Avellan." Para que possamos aproveitar esse conhecimento e usá-lo em nossa vantagem para projetar materiais melhores. "
