Un equipo interdisciplinario de investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara ha producido un estudio innovador sobre cómo las nanopartículas pueden biomagnificarse en una cadena alimentaria microbiana simple.

"Esta fue una simple curiosidad científica, "dijo Patricia Holden, profesor de la Bren School of Environmental Science &Management de UCSB y el autor correspondiente del estudio, publicado en una de las primeras ediciones en línea de la revista Nanotecnología de la naturaleza . "Pero también es de gran importancia para este nuevo campo de mirar la interfaz de la nanotecnología y el medio ambiente".

Los coautores de Holden de UCSB incluyen a Eduardo Orias, profesor de investigación de genómica en el Departamento de Molecular, Biología Celular y del Desarrollo; Galen Stucky, profesor de química y bioquímica, y materiales; y estudiantes de posgrado, académicos postdoctorales, y los investigadores del personal Rebecca Werlin, Randy Mielke, John Priester, y Peter Stoimenov. Otros coautores son Stephan Krämer, del Instituto de Nanosistemas de California, y Gary Cherr y Susan Jackson, del Laboratorio Marino UC Davis Bodega.

Según Holden, una colaboración previa con Stucky, Stoimenov, Sacerdote, y Mielke proporcionó la base para esta investigación. En ese estudio anterior, Los investigadores observaron que las nanopartículas formadas a partir de seleniuro de cadmio entraban en ciertas bacterias (llamadas Pseudomonas) y se acumulaban en ellas. "Ya sabíamos que las bacterias estaban internalizando estas nanopartículas de nuestro estudio anterior, "Dijo Holden." Y también sabíamos que Ed (Orias) y Rebecca (Werlin) estaban trabajando con un protozoo llamado Tetrahymena y nanopartículas. Así que nos acercamos a ellos y les preguntamos si estarían interesados ​​en una colaboración para evaluar cómo el depredador protozoario se ve afectado por las nanopartículas acumuladas dentro de una presa bacteriana ". Orias y Werlin atribuyen su interés en la toxicidad de las nanopartículas a la financiación previa y la participación en la Universidad. del Programa de Capacitación e Investigación sobre Sustancias Tóxicas de California.

Los científicos repitieron el crecimiento de la bacteria con puntos cuánticos en el nuevo estudio y lo combinaron con un estudio de transferencia trófica, el estudio de la transferencia de un compuesto de un nivel inferior a uno superior en una cadena alimentaria por depredación. "Observamos la diferencia con el depredador a medida que crecía a expensas de diferentes tipos de presas:presas de 'control' sin metales, presas que habían sido cultivadas con una sal de cadmio disuelta, y presas que habían sido cultivadas con puntos cuánticos de seleniuro de cadmio, "Dijo Holden.

Lo que encontraron fue que la concentración de cadmio aumentaba en la transferencia de bacterias a protozoos y, en el proceso de concentración creciente, las nanopartículas estaban sustancialmente intactas, con muy poca degradación. "Pudimos medir la proporción de cadmio y selenio en las partículas que estaban dentro de los protozoos y ver que era sustancialmente igual que en las nanopartículas originales que se habían utilizado para alimentar a las bacterias". "Dijo Orias.

El hecho de que la proporción de cadmio y seleniuro se mantuviera durante el transcurso del estudio indica que las nanopartículas estaban biomagnificadas. "Biomagnificación - el aumento en la concentración de cadmio como trazador de nanopartículas desde la presa hasta el depredador - esta es la primera vez que se informa de esto para los nanomateriales en un ambiente acuático, y además involucrando formas de vida microscópicas, que constituyen la base de todas las redes alimentarias, "Dijo Holden.

Una implicación es que las nanopartículas dentro de los protozoos podrían estar disponibles para el siguiente nivel de depredadores en la cadena alimentaria. lo que podría dar lugar a efectos ecológicos más amplios. "Estos protozoos están muy enriquecidos en nanopartículas debido a que se alimentan de bacterias con puntos cuánticos, "Dijo Hold." Debido a que hubo efectos tóxicos en los protozoos en este estudio, Existe la preocupación de que también podría haber efectos tóxicos más arriba en la cadena alimentaria, especialmente en ambientes acuáticos ".

Una de las misiones de UC CEIN es intentar comprender los efectos de los nanomateriales en el medio ambiente, y cómo los científicos pueden prevenir los posibles efectos negativos que podrían representar una amenaza para cualquier forma de vida. "En este contexto, uno podría argumentar que si pudiera 'diseñar' cualquier propiedad de los puntos cuánticos que los hace entrar en bacterias, entonces podríamos evitar esta posible consecuencia, "Dijo Holden." Esa sería una forma positiva de ver un estudio como este. Ahora los científicos pueden mirar atrás y decir:"¿Cómo podemos evitar que esto suceda?" "