Un nuevo estudio encuentra motivos para la precaución (una clara aparición de toxicidad) en las formulaciones de productos de nanomateriales, pero también proporciona una técnica de prueba temprana que podría ayudar a la industria a seguir avanzando.

En un descubrimiento sorpresa, Los químicos de la Universidad de Oregón y los toxicólogos de la Universidad Estatal de Oregón descubrieron que las nanopartículas de oro biocompatibles y los tensioactivos ampliamente utilizados, cada uno de los cuales se consideraba previamente seguro como componentes individuales, se vuelven tóxicos para los embriones de pez cebra cuando se combinan de manera sinérgica.

El sinérgico, o efecto multiplicativo, se descubrió al utilizar un nuevo sistema de suministro al probar nanomateriales, el equipo de investigación de cuatro miembros señaló en un artículo publicado en línea el 26 de abril e impreso el 26 de junio en ACS Nano .

"Años después de demostrar que estos materiales eran los más benignos y menos tóxicos que jamás hayamos visto, Hicimos estos experimentos con los tensioactivos y descubrimos que, en este caso, eran tóxicos, "dijo el coautor Jim Hutchison del Departamento de Química y Bioquímica de la UO.

"Nuestro nuevo estudio nos da una llamada de atención, ", dijo." Esta no es la primera vez que las personas han visto toxicidad mixta, pero nos recuerda que dos cosas seguras mezcladas no significa que la mezcla sea segura ".

No está claro, él dijo, si la toxicidad en el pez cebra sugiere una amenaza para la salud humana.

En la infancia de la nanotecnología, Los toxicólogos entregaron nanopartículas al pez cebra usando pipetas. Hutchison y el coautor de OSU, Robert Tanguay, habían descubierto previamente que las nanopartículas inorgánicas y los tensioactivos, individualmente, no eran tóxicos para el pez cebra.

Sin embargo, un cambio a la automatización, utilizando dispositivos similares a impresoras de inyección de tinta para inyectar materiales rápidamente empleando pequeñas cantidades de tensioactivo para controlar el tamaño de las gotas entregadas, trajo efectos imprevistos.

El nuevo estudio encontró una tasa de mortalidad del 88 por ciento de los embriones de pez cebra expuestos a nanopartículas de oro mezcladas con polisorbato 20, mientras que la administración por pipeta de las nanopartículas por sí sola resultó en solo un 3 por ciento de toxicidad.

Los polisorbatos son tensioactivos y emulsionantes comúnmente utilizados en detergentes para ropa, lociones bronceadoras, cosméticos y helados. El equipo también encontró toxicidad sinérgica utilizando otros dos tensioactivos comunes, polisorbato 80 y dodecilsulfato de sodio.

En el proyecto, los investigadores volvieron a examinar la toxicidad de las nanopartículas que se habían estudiado como parte de la Iniciativa de nanomateriales y nanofabricación más seguros, que fue financiado por el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea. La Fundación Nacional de Ciencias y los Institutos Nacionales de Salud apoyaron el trabajo reciente.

La causa de la toxicidad sinérgica se descubrió cuando los materiales se analizaron con espectroscopía de RMN ordenada por difusión. una adaptación de la resonancia magnética nuclear que revela cómo se mueven las partículas, o difuso, en solución.

A medida que se agregaron cantidades crecientes de tensioactivos, los investigadores observaron que las partículas se difundían más lentamente porque el tensioactivo se ensambla en el exterior de las nanopartículas de oro, conduciendo a una mayor absorción y toxicidad, impulsado por la estructura de la superficie, en el pez cebra.

“Nuestro método de RMN nos permitió afirmar que esta toxicidad sinérgica está realmente relacionada con la interacción de estos dos materiales benignos y que genera algo que es más tóxico, "Dijo Hutchison.

El enfoque de detección rápida utilizado en la investigación, él dijo, podría servir como método de detección temprana. Permitiría ajustes en las formulaciones o el rediseño de ingredientes individuales antes de que se hayan realizado grandes inversiones. para asegurar que los productos sean seguros, Dijo Hutchison.

"El pez cebra ha demostrado ser un poderoso modelo de laboratorio de detección de alto rendimiento que nos ayuda a descubrir rápidamente si las mezclas químicas son peligrosas, "Dijo Tanguay." No es un humano, pero las similitudes biológicas entre humanos y peces cebra son notablemente altas, por lo que los hallazgos en el pez cebra a menudo predicen peligros humanos ".

Hutchison y Tanguay son conocidos internacionalmente por ser pioneros en el uso de la química verde, también conocida como química sostenible, en el diseño de nanopartículas. La técnica aprovecha los principios del diseño molecular para producir productos químicos más seguros, reducir la toxicidad y minimizar el desperdicio.

Aurora L. Ginzburg, un estudiante de doctorado de la UO que trabaja en la síntesis de nanopartículas de oro para usos biomédicos, dirigió los esfuerzos de análisis utilizando equipos en el Centro de Caracterización Avanzada de Materiales de la UO en Oregon, conocido como CAMCOR. Lisa Truong, subdirector del Laboratorio de Investigación Acuática Sinnhuber de OSU, también fue coautor. Su enfoque es utilizar el modelo de desarrollo del pez cebra para evaluar la seguridad de los productos químicos y comerciales.