La nanotecnologia svolge un ruolo importante nella rimozione di sostanze chimiche tossiche presenti nel suolo. Attualmente più di 70 siti Superfund dell'Agenzia per la protezione dell'ambiente (EPA) utilizzano o testano le nanoparticelle per rimuovere o degradare i contaminanti ambientali. Uno di questi, il ferro nano-zerovalente, è ampiamente utilizzato, anche se il suo effetto sugli organismi non è stato esaminato.

In un recente esperimento, un team di scienziati dell'UC Santa Barbara ha testato l'effetto del ferro nano-zerovalente solforato (FeSSi) su una comune alga d'acqua dolce (Chlamydomonas reinhardtii). Hanno scoperto che FeSSi ha raccolto cadmio da un mezzo acquoso e ha alleviato la tossicità del cadmio a quell'alga per più di un mese. I loro risultati appaiono sulla rivista ACS Nano .

"Però, quando FeSSi stava facendo ciò per cui era stato progettato, abbiamo scoperto che era fino a 10 volte più tossico se legato al cadmio che senza, " ha detto l'autrice principale Louise Stevenson, uno studioso post-dottorato nel Dipartimento di Ecologia dell'UCSB, Evoluzione e biologia marina (EEMB). "Gli standard attuali per quella che è una concentrazione accettabile da utilizzare si basano sui dati della particella stessa non legata al contaminante. Il nostro lavoro suggerisce che quei limiti consentiti potrebbero potenzialmente essere enormi sottovalutazioni della tossicità effettiva".

Per simulare un evento di precipitazione in cui materiale tossico dal suolo si riversa in un corso d'acqua, i ricercatori hanno somministrato a C. reinhardtii il FeSSi legato al cadmio e hanno aspettato un'ora prima di effettuare le misurazioni. Hanno scoperto che il materiale organico prodotto dalle alghe stesse come sottoprodotto della fotosintesi ha mitigato la tossicità di FeSSi e ha permesso alla nanoparticella di riparare fino a quattro volte più cadmio.

"Il materiale organico rende la particella FeSSi meno tossica, che consente una maggiore zona di bonifica e aumenta le concentrazioni di cadmio utilizzabili, " Stevenson ha detto. "Questo è interessante perché ogni sistema naturale contiene del materiale organico. Insieme all'effetto tossico delle nanoparticelle solo sulla vitalità cellulare, abbiamo individuato un importante feedback tra i materiali organici prodotti dalle alghe stesse diminuendo la tossicità, che riduce la tossicità per le alghe.

Secondo Stevenson, gli effetti ambientali delle nanotecnologie sono molto specifici del contesto, rendere difficili le previsioni generali. Così, il team dell'UCSB ha progettato un modello ecologico dinamico che può essere utilizzato per estrapolare ciò che hanno testato empiricamente. I ricercatori hanno raccolto dati sufficienti per sviluppare una serie di equazioni per descrivere la dinamica delle concentrazioni che hanno testato.

"Stiamo sviluppando una nuova tecnologia più velocemente di quanto possiamo prevedere il suo impatto ambientale, " ha osservato Stevenson. "Ciò rende molto importante progettare esperimenti che siano ecologicamente e ambientalmente rilevanti, ma anche ottenere dinamiche che possono essere estrapolate ad altri sistemi".