(Phys.org) - Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y la Universidad de Massachusetts Amherst (UMass) han proporcionado la primera evidencia de que las nanopartículas diseñadas pueden acumularse dentro de las plantas y dañar su ADN. En un artículo reciente, el equipo dirigido por el químico del NIST Bryant C. Nelson demostró que, en condiciones de laboratorio, Las nanopartículas de óxido cúprico tienen la capacidad de ingresar a las células de las raíces de las plantas y generar muchas lesiones mutagénicas en la base del ADN.

El equipo probó el hecho por el hombre, partículas ultrafinas de entre 1 y 100 nanómetros de tamaño en un cultivo de alimentos para humanos, el rábano, y dos especies de cubiertas vegetales comunes utilizadas por los animales en pastoreo, raigrás perenne y anual. Esta investigación es parte del trabajo del NIST para ayudar a caracterizar el potencial ambiental, riesgos de salud y seguridad (EHS) de los nanomateriales, y desarrollar métodos para identificarlos y medirlos.

El óxido cúprico (también conocido como óxido de cobre (II) o CuO) es un compuesto que se ha utilizado durante muchos años como pigmento para colorear vidrio y cerámica. como abrillantador de ópticas, y como catalizador en la fabricación de rayón. El óxido cúprico también es un fuerte conductor de corriente eléctrica, una propiedad mejorada a nivel de nanoescala, lo que hace que la forma de nanopartículas sea útil para los fabricantes de semiconductores.

Debido a que el óxido cúprico es un agente oxidante, un químico reactivo que elimina electrones de otros compuestos, puede representar un riesgo. Se ha demostrado que la oxidación causada por óxidos metálicos induce daño al ADN en ciertos organismos. Lo que Nelson y sus colegas querían saber era si el óxido cúprico nanoactivo hacía que la generación y acumulación de lesiones de ADN fuera más o menos probable en las plantas. Si el primero, los investigadores también querían averiguar si el nanoescala tenía efectos sustanciales sobre el crecimiento y la salud de las plantas.

Para obtener las respuestas, Los investigadores de NIST / UMass primero expusieron rábanos y los dos raigrás tanto a nanopartículas de óxido cúprico como a partículas de óxido cúprico de mayor tamaño (mayores de 100 nanómetros), así como a iones de cobre simples. Luego utilizaron un par de técnicas espectrográficas altamente sensibles para evaluar la formación y acumulación de lesiones en la base del ADN y para determinar si las plantas absorbían cobre y cuánto cobre.

Para los rábanos, Se indujeron el doble de lesiones en plantas expuestas a nanopartículas que en aquellas expuestas a partículas más grandes. Adicionalmente, la absorción celular de cobre de las nanopartículas fue significativamente mayor que la absorción de cobre de las partículas más grandes. Los perfiles de daño del ADN para los raigrás difieren de los perfiles de rábano, lo que indica que el daño al ADN inducido por nanopartículas depende de la especie vegetal y de la concentración de nanopartículas.

Finalmente, los investigadores demostraron que las nanopartículas de óxido cúprico tenían un efecto significativo sobre el crecimiento, atrofia el desarrollo tanto de raíces como de brotes en las tres especies de plantas analizadas. Las concentraciones de nanopartículas utilizadas en este estudio fueron más altas que las que probablemente encontrarán las plantas en un escenario típico de exposición al suelo.

"Hasta donde sabemos, esta es la primera evidencia de que podría haber un 'efecto de base nano' para el óxido cúprico en el medio ambiente donde el tamaño juega un papel en el aumento de la generación y acumulación de numerosas lesiones mutagénicas del ADN en las plantas, "Dice Nelson.

El siguiente paso para Nelson y sus colegas es un estudio similar que analiza el impacto de las nanopartículas de dióxido de titanio, como las que se usan en muchos protectores solares, en las plantas de arroz.