Los efectos reales de las nanopartículas en su entorno
El agua de mar presenta una situación única debido a los iones y la materia orgánica presente, que pueden interactuar con las nanopartículas (NP) e interferir con su modo de acción. Los investigadores utilizaron un ingenioso sistema de exposición de agua natural in vivo para evaluar los efectos de las nanopartículas de óxidos de metales. SOS-Nano utilizó larvas de ostra japonesa (Crassostrea gigas). La profesora Tamara Galloway, coordinadora del proyecto, describe la razón por la cual se ha optado por utilizar C. gigas: «las hemos seleccionado porque las larvas de ostra filtran el alimento desde fases muy tempranas de su desarrollo, por lo que pueden usarse para modelar la biodisponibilidad (absorción en un organismo) y los efectos de las partículas, incluida su capacidad de inducir estrés oxidativo o de alterar el desarrollo». Prueba de dos modelos diferentes para determinar los efectos ecotóxicos Se investigaron dos paradigmas de actividad estructural; uno implicó la medición de la disolución y las energías de banda prohibida como predictores del estrés oxidativo. El otro midió la generación de estrés oxidativo como una vía toxicológica para predecir el deterioro de la salud. Además, el equipo probó los iones, los materiales orgánicos y las proteínas que se encuentran en el agua de mar para ver si mejoran los efectos de las nanopartículas. Los resultados del proyecto verificaron que, además de las propiedades fisicoquímicas responsables de su modo de acción, deben tenerse en cuenta las propiedades adicionales de las nanopartículas al predecir su toxicidad en el agua de mar. Datos sobre comportamiento, destino y efecto de las nanopartículas en escenarios realistas Una base de datos completa del proyecto contiene información sobre las propiedades fisicoquímicas primarias de las nanopartículas modelo, así como sus propiedades secundarias y la actividad de la oxidación en el agua de mar. Utilizando técnicas de imagen de mayor resolución, se rastreó la ingestión e internalización de las nanopartículas en las larvas. Las pruebas de disolución y la medición abiótica de la actividad redox permitieron evaluar el modo de acción real de las nanopartículas. Se investigaron dos nanopartículas, óxido de zinc (ZnO) y dióxido de manganeso (MnO2), como representación de los modos de acción, disolución y banda prohibida. Las larvas de ostra sufrieron una alta toxicidad de ZnO, debido a que el agua de mar no evitó la disolución. Curiosamente, este modo de acción puede ser mitigado por la materia orgánica. Por el contrario, las nanopartículas de MnO2 dependen de la actividad redox superficial y no fueron tóxicas en ninguno de los escenarios de exposición. «Nuestros experimentos pusieron de manifiesto cómo la salinidad puede ser un factor clave en el comportamiento toxicológico de los modos de acción relacionados con redox en ambientes marinos a través de la absorción de iones en sitios reactivos», comenta la profesora Galloway. Expansión de la gama de iones bajo prueba Durante los dos años en los que se ha desarrollado el proyecto, los investigadores de SOS-Nano han abordado una grande y compleja serie de experimentos utilizando una amplia gama de tecnologías de última generación. «Tuvimos que sincronizar meticulosamente la coordinación dentro de este tiempo, lo que resultó muy desafiante», señala la profesora Galloway. Los resultados del proyecto muestran que en la actualidad existe una base firme de validación de paradigmas sobre la toxicidad de dos nanopartículas de óxidos metálicos en las larvas de embriones de ostra, un organismo notablemente sensible a los efectos de las NP. Las pruebas futuras podrían basarse en esto y ampliar la gama de nanomateriales sometidos a pruebas, compartiendo el modo de acción pero difiriendo en su capacidad para interactuar con los componentes del agua de mar. En base a las observaciones sobre la internalización en las larvas, los cambios en las propiedades físico-químicas de las nanopartículas a lo largo de su recorrido desde entornos marinos a entornos biológicos y a la inversa también proporcionarían información valiosa sobre la toxicidad de las nanopartículas. La falta de una evaluación sólida de los riesgos ambientales y para los humanos de las nanopartículas es, en la actualidad, la mayor limitación para el crecimiento seguro de este sector económico, una de las seis tecnologías facilitadoras esenciales de la Unión Europea seleccionadas por la Comisión europea. Como tal, el proyecto SOS-Nano ha abordado uno de los temas más avanzados de econanotoxicología. «Una vez que se aclaren los mecanismos que rigen el potencial de oxidación de las nanopartículas, esto podrá conducir a nuevos paradigmas o al ajuste de los modelos existentes», predice la profesora Galloway.
Palabras clave
SOS-Nano, NP, agua de mar, estrés oxidativo, disolución, óxido de metal