I batteri contaminati da punti quantici fermano la digestione nel protozoo, e vacuoli alimentari con materiale non digerito si accumulano, visto nell'immagine a destra. Questo è in contrasto con la normale condizione dei protozoi che mangiano batteri non trattati, visto nell'immagine a sinistra. Attestazione:UCSB
Un team interdisciplinare di ricercatori dell'UC Santa Barbara ha prodotto uno studio innovativo su come le nanoparticelle sono in grado di biomagnificarsi in una semplice catena alimentare microbica.
"Questa era una semplice curiosità scientifica, "ha detto Patricia Holden, professore alla Bren School of Environmental Science &Management dell'UCSB e l'autore corrispondente dello studio, pubblicato in una prima edizione online della rivista Nanotecnologia della natura . "Ma è anche di grande importanza per questo nuovo campo di guardare l'interfaccia tra nanotecnologia e ambiente".
I coautori di Holden della UCSB includono Eduardo Orias, professore di ricerca di genomica presso il Dipartimento di Molecolare, Biologia cellulare e dello sviluppo; Galeno Stucky, professore di chimica e biochimica, e materiali; e dottorandi, studiosi post-dottorato, e i ricercatori dello staff Rebecca Werlin, Randy Mielke, Giovanni sacerdote, e Peter Stoimenov. Altri coautori sono Stephan Krämer, del California Nanosistemi Institute, e Gary Cherr e Susan Jackson, dall'UC Davis Bodega Marine Laboratory.
La concentrazione di punti quantici (barre nere), misurato dal cadmio, aumentato da preda batterica nel predatore protozoo - un risultato chiamato biomagnificazione. Attestazione:UCSB
Secondo Holden, una precedente collaborazione con Stucky, Stoimenov, sacerdote, e Mielke hanno fornito le basi per questa ricerca. In quel precedente studio, i ricercatori hanno osservato che le nanoparticelle formate dal seleniuro di cadmio stavano entrando in alcuni batteri (chiamati Pseudomonas) e si accumulavano in essi. "Sapevamo già che i batteri stavano internalizzando queste nanoparticelle dal nostro studio precedente, "Ha detto Holden. "E sapevamo anche che Ed (Orias) e Rebecca (Werlin) stavano lavorando con un protozoo chiamato Tetrahymena e nanoparticelle. Quindi ci siamo avvicinati a loro e abbiamo chiesto se fossero interessati a una collaborazione per valutare come il predatore protozoico è influenzato dalle nanoparticelle accumulate all'interno di una preda batterica." Orias e Werlin attribuiscono il loro interesse per la tossicità delle nanoparticelle a precedenti finanziamenti e partecipazione all'Università. del programma di ricerca e formazione sulle sostanze tossiche della California.
Gli scienziati hanno ripetuto la crescita dei batteri con punti quantici nel nuovo studio e l'hanno accoppiata a uno studio sul trasferimento trofico, lo studio del trasferimento di un composto da un livello inferiore a uno superiore in una catena alimentare mediante predazione. "Abbiamo osservato la differenza rispetto al predatore mentre cresceva a scapito di diversi tipi di prede:prede "di controllo" senza metalli, preda che era stata allevata con un sale di cadmio disciolto, e prede che erano state coltivate con punti quantici di seleniuro di cadmio, "Ha detto Holden.
Quello che hanno scoperto è che la concentrazione di cadmio aumentava nel trasferimento dai batteri ai protozoi e, nel processo di crescente concentrazione, le nanoparticelle erano sostanzialmente intatte, con pochissimo degrado. "Siamo stati in grado di misurare il rapporto tra cadmio e selenio nelle particelle che erano all'interno dei protozoi e vedere che era sostanzialmente lo stesso delle nanoparticelle originali che erano state usate per nutrire i batteri, " disse Oria.
Il fatto che il rapporto tra cadmio e seleniuro sia stato preservato nel corso dello studio indica che le nanoparticelle erano esse stesse biomagnificate. "Biomagnificazione –– l'aumento della concentrazione di cadmio come tracciante per le nanoparticelle da preda a predatore –– questa è la prima volta che questo è stato segnalato per i nanomateriali in un ambiente acquatico, e inoltre coinvolgendo forme di vita microscopiche, che costituiscono la base di tutte le reti trofiche, "Ha detto Holden.
Un'implicazione è che le nanoparticelle all'interno dei protozoi potrebbero quindi essere disponibili per il livello successivo di predatori nella catena alimentare, che potrebbe portare a più ampi effetti ecologici. "Questi protozoi sono notevolmente arricchiti di nanoparticelle perché si nutrono di batteri a punti quantici, "Hold ha detto. "Poiché ci sono stati effetti tossici sui protozoi in questo studio, si teme che possano esserci anche effetti tossici più in alto nella catena alimentare, soprattutto negli ambienti acquatici."
Una delle missioni di UC CEIN è cercare di comprendere gli effetti dei nanomateriali nell'ambiente, e come gli scienziati possono prevenire ogni possibile effetto negativo che potrebbe rappresentare una minaccia per qualsiasi forma di vita. "In tale contesto, si potrebbe obiettare che se si potesse "progettare" qualsiasi proprietà dei punti quantici li fa entrare nei batteri, allora potremmo evitare questa potenziale conseguenza, "Ha detto Holden. "Sarebbe un modo positivo di vedere uno studio come questo. Ora gli scienziati possono guardare indietro e dire:"Come possiamo impedire che ciò accada?" "
