(Phys.org) - I ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) e dell'Università del Massachusetts Amherst (UMass) hanno fornito la prima prova che le nanoparticelle ingegnerizzate sono in grado di accumularsi all'interno delle piante e danneggiare il loro DNA. In un recente documento, il team guidato dal chimico del NIST Bryant C. Nelson ha dimostrato che in condizioni di laboratorio, le nanoparticelle di ossido rameico hanno la capacità di entrare nelle cellule delle radici delle piante e generare molte lesioni mutagene alla base del DNA.

Il team ha testato l'artificiale, particelle ultrafini di dimensioni comprese tra 1 e 100 nanometri su una coltura alimentare umana, il ravanello, e due specie di tappezzanti comuni utilizzati dagli animali al pascolo, loietto perenne e annuale. Questa ricerca fa parte del lavoro del NIST per aiutare a caratterizzare il potenziale ambientale, rischi per la salute e la sicurezza (EHS) dei nanomateriali, e sviluppare metodi per identificarli e misurarli.

L'ossido di rame (noto anche come ossido di rame (II) o CuO) è un composto utilizzato da molti anni come pigmento per colorare il vetro e la ceramica, come smalto per l'ottica, e come catalizzatore nella produzione di rayon. L'ossido di rame è anche un forte conduttore di corrente elettrica, una proprietà potenziata a livello di nanoscala, che rende la forma delle nanoparticelle utile ai produttori di semiconduttori.

Poiché l'ossido di rame è un agente ossidante, una sostanza chimica reattiva che rimuove gli elettroni da altri composti, può rappresentare un rischio. È stato dimostrato che l'ossidazione causata dagli ossidi metallici induce danni al DNA in alcuni organismi. Quello che Nelson e i suoi colleghi volevano sapere era se la nanodimensionamento dell'ossido rameico rendesse più o meno probabile la generazione e l'accumulo di lesioni al DNA nelle piante. Se il primo, i ricercatori volevano anche scoprire se il nanodimensionamento avesse effetti sostanziali sulla crescita e la salute delle piante.

Per ottenere le risposte, i ricercatori del NIST/UMass hanno prima esposto i ravanelli ei due loietti sia a nanoparticelle di ossido di rame che a particelle di ossido di rame di dimensioni maggiori (più grandi di 100 nanometri) nonché a semplici ioni di rame. Hanno quindi utilizzato un paio di tecniche spettrografiche altamente sensibili per valutare la formazione e l'accumulo di lesioni alla base del DNA e per determinare se e quanto rame è stato assorbito dalle piante.

Per i ravanelli, Nelle piante esposte alle nanoparticelle è stato indotto il doppio delle lesioni rispetto a quelle esposte alle particelle più grandi. Inoltre, l'assorbimento cellulare di rame dalle nanoparticelle era significativamente maggiore dell'assorbimento di rame dalle particelle più grandi. I profili di danno al DNA per i loietti differivano dai profili dei ravanelli, indicando che il danno al DNA indotto dalle nanoparticelle dipende dalle specie vegetali e dalla concentrazione delle nanoparticelle.

Finalmente, i ricercatori hanno dimostrato che le nanoparticelle di ossido di rame hanno un effetto significativo sulla crescita, arrestando lo sviluppo di radici e germogli in tutte e tre le specie di piante testate. Le concentrazioni di nanoparticelle utilizzate in questo studio erano superiori a quelle che potrebbero essere riscontrate dalle piante in un tipico scenario di esposizione del suolo.

"Per quello che ci risulta, questa è la prima prova che potrebbe esserci un "effetto nano-basato" per l'ossido di rame nell'ambiente in cui le dimensioni giocano un ruolo nell'aumento della generazione e dell'accumulo di numerose lesioni mutagene del DNA nelle piante, "dice Nelson.

Il prossimo passo per Nelson e i suoi colleghi è uno studio simile che esamina l'impatto delle nanoparticelle di biossido di titanio, come quelle utilizzate in molti filtri solari, sulle piante di riso.