Cosa fa un colon umano, fossa settica, nanoparticelle di rame e zebrafish hanno in comune? Erano i componenti chiave utilizzati dai ricercatori dell'Università della California, Riverside e UCLA per studiare l'impatto delle nanoparticelle di rame, che si trovano in tutto, dalle vernici ai cosmetici, avere sugli organismi inavvertitamente esposti ad essi.

I ricercatori hanno scoperto che le nanoparticelle di rame, quando studiato al di fuori della fossa settica, tassi di schiusa degli embrioni di zebrafish a concentrazioni fino a 0,5 parti per milione. Però, quando le nanoparticelle di rame sono state rilasciate nella fossa settica di replica, che includevano liquidi che simulavano cibo digerito dall'uomo e acque reflue domestiche, non erano biodisponibili e non influivano sui tassi di schiusa.

"I risultati sono incoraggianti perché mostrano che con una fossa settica correttamente funzionante possiamo eliminare la tossicità di queste nanoparticelle, "ha detto Alicia Taylor, uno studente laureato che lavora nel laboratorio di Sharon Walker, professore di ingegneria chimica e ambientale presso l'Università della California, Bourns College of Engineering di Riverside.

Taylor è uno dei primi autori di un articolo pubblicato di recente, "Comprendere la trasformazione, speciazione, e potenziale rischio di particelle di rame in un sistema modello di fossa settica che utilizza Zebrafish per monitorare l'effluente, "nel diario ACS Nano . Altri autori sono:Sijie Lin (anche co-primo autore), Zhaoxia Ji, Chong Hyun Chang, Nicholas M. Kinsinger, William Ueng, Andre' E. Nel e Walker.

La ricerca arriva in un momento in cui i prodotti con nanoparticelle stanno entrando sempre più nel mercato. Mentre è stata studiata la sicurezza dei lavoratori e dei consumatori esposti alle nanoparticelle, molto meno si sa delle implicazioni ambientali delle nanoparticelle. L'Environmental Protection Agency sta attualmente accedendo ai possibili effetti dei nanomateriali, compresi quelli in rame, hanno sulla salute umana e sulla salute dell'ecosistema.

I ricercatori dell'UC Riverside e dell'UCLA hanno dosato la fossa settica con micro rame e nano rame, che sono forme elementari di rame ma comprendono diverse dimensioni e usi nei prodotti, e CuPRO, un nano materiale a base di rame utilizzato come agente antimicotico per spruzzare colture agricole e prati.

Mentre questi materiali a base di rame hanno scopi benefici, l'esposizione involontaria a organismi come pesci o embrioni di pesce non ha ricevuto sufficiente attenzione perché è difficile modellare ambienti di esposizione complicati.

I ricercatori della UC Riverside hanno risolto questo problema creando un sistema sperimentale unico che consiste in una replica del colon umano e in una fossa settica a due compartimenti replica, che in origine era una fossa settica aciclica. Il modello del colon è costituito da un tubo di vetro lungo 20 pollici su misura con un diametro di 2 pollici con un tappo di gomma ad entrambe le estremità e una membrana a forma di tubo tipicamente utilizzata per i trattamenti di dialisi all'interno del tubo di vetro.

Per simulare l'alimentazione umana, 100 millilitri di una miscela di 20 ingredienti che riproduceva il cibo digerito sono stati pompati nel tubo per dialisi alle 9:00, 15:00 e 21:00 per esperimenti di cinque giorni nell'arco di nove mesi.

La fossa settica è stata riempita con rifiuti del colon insieme a acque grigie sintetiche, che ha lo scopo di simulare le acque reflue da fonti come lavandini e vasche da bagno, e le nanoparticelle di rame. I ricercatori hanno costruito una fossa settica perché dal 20 al 30 percento delle famiglie americane si affida a loro per il trattamento delle acque reflue. Inoltre, la ricerca ha dimostrato che fino al 40% delle fosse settiche non funziona correttamente. Questa è una preoccupazione se i materiali di rame stanno interrompendo la funzione del sistema settico, che porterebbe a rifiuti non trattati che entrano nel suolo e nelle acque sotterranee.

Una volta che la camera primaria del sistema settico era piena, il liquido cominciò ad entrare nella seconda camera. Una volta a settimana, l'effluente è stato drenato dalla camera secondaria ed è stato posto in contenitori sigillati da cinque galloni. L'effluente è stato quindi utilizzato in combinazione con embrioni di zebrafish in un processo di screening ad alto contenuto utilizzando piastre multiparete per accedere ai tassi di schiusa.

L'effluente rimanente è stato salvato e si trova in 30 secchi da cinque galloni in un armadio a UC Riverside perché alcuni collaboratori hanno richiesto campioni del liquido per i loro esperimenti.