O revestimento de poliglicerol oferece remediação ambiental de nanopartículas mais segura
Nanopartículas revestidas com o polímero hidrofílico de poliglicerol com os grupos carregados negativamente conseguiram passar mais livremente pelo intestino do nematóide e serem excretadas de seus corpos. Crédito:Masazumi Fujiwara da Universidade de Okayama As nanopartículas (NPs) são frequentemente utilizadas para reduzir a poluição ambiental, visando produtos químicos nocivos no solo e na água que são liberados por atividades industriais e agrícolas. Esses NPs são projetados para absorver, degradar ou neutralizar esses poluentes, fornecendo uma solução potencial para a contaminação ambiental. No entanto, quando libertados no ambiente, podem ser consumidos por organismos e transferidos através da cadeia alimentar, resultando numa toxicidade generalizada.
Para resolver esse problema, uma equipe de pesquisa liderada pelo professor pesquisador Masazumi Fujiwara e pelo professor assistente Yajuan Zou da Universidade de Okayama, no Japão, desenvolveu um revestimento de polímero que pode ser aplicado a NPs para prevenir a ecotoxicidade. Ao alterar a química da superfície e a carga elétrica dos NPs, suas propriedades de ligação podem ser modificadas. A introdução de grupos hidrofílicos na superfície NP cria uma barreira, impedindo a ligação a moléculas biológicas e superfícies celulares.
Embora se saiba que NPs com carga positiva se acumulam mais nos organismos devido à sua atração por superfícies celulares carregadas negativamente, relatórios recentes sugerem que NPs com carga negativa podem acumular mais do que suas contrapartes com carga positiva.
Em seu estudo, publicado na revista Chemosphere em 7 de maio de 2024, os pesquisadores desenvolveram um revestimento de poliglicerol (PG) com o grupo carregado negativamente. Este revestimento foi aplicado a NPs de óxido de ferro (ION) e descobriu-se que reduzia efetivamente o acúmulo de partículas de óxido de ferro em Caenorhabditis elegans, um nematóide amplamente utilizado como organismo modelo em química ambiental.
Esta pesquisa foi co-autoria do Prof. Yuta Nishina da Universidade de Okayama, Dr. Yutaka Shikano da Universidade de Tsukuba, e Dr.
“Demonstramos que o enxerto de PG foi uma abordagem eficaz para reduzir o acúmulo e suprimir a translocação de ION em C. elegans, o que consequentemente aliviou os resultados tóxicos, como potencial reprodutivo e taxa de sobrevivência”, diz o Dr.
Os pesquisadores aplicaram revestimento de poliglicerol ao ION de vários tamanhos – 20 nm, 100 nm e 200 nm – para criar o ION-PG, com o objetivo de avaliar a eficácia do revestimento em um espectro de tamanhos de NP. O ION-PG foi então suspenso em uma solução e os nematóides C. elegans foram introduzidos.
Os vermes estavam em diferentes estágios do ciclo de vida (desde larvas até vermes adultos), permitindo aos pesquisadores monitorar o acúmulo de NP ao longo de seu desenvolvimento. Um grupo controle foi exposto a uma suspensão contendo ION não revestido. Após 24 horas de exposição, os vermes foram coletados, lavados e examinados quanto a NPs acumuladas em seus corpos.
O revestimento PG evitou que as NPs grudassem nas biomoléculas, permitindo que elas passassem mais livremente pelo intestino do nematóide e fossem excretadas de seus corpos. Os nematóides expostos ao ION-PG apresentaram níveis mais baixos de NPs em seus corpos em comparação ao grupo controle. Os menores NPs, que poderiam facilmente atravessar os vermes, não foram detectados.
Os pesquisadores investigaram ainda mais o impacto dos grupos de carga na biodisponibilidade do NP. Eles introduziram grupos amino carregados positivamente e grupos carboxila e sulfato carregados negativamente no ION-PG e conduziram o experimento novamente. Eles descobriram que as partículas carregadas negativamente passavam através do verme mais facilmente do que as partículas carregadas positivamente devido à alta repulsão eletrostática contra a superfície celular carregada negativamente e à baixa afinidade com biomoléculas no nematóide.
Como resultado, o revestimento mitigou a toxicidade associada ao ION-PG. Os pesquisadores observaram melhorias na capacidade reprodutiva e na expectativa de vida entre o grupo exposto ao ION-PG em comparação com o grupo exposto às NPs não revestidas.
Os pesquisadores ressaltam que o revestimento desenvolvido também pode ser aplicado em outras NPs, como óxido de grafeno e dióxido de titânio, utilizados para remediação ambiental. “Espera-se que nossas descobertas promovam o projeto e a produção de grandes quantidades de nanomateriais ecologicamente corretos para aplicações ambientais”, diz o Dr.
