En uno de los estudios de laboratorio más completos de su tipo, Los científicos de la Universidad de Rice rastrearon la absorción y acumulación de nanopartículas de puntos cuánticos desde el agua hasta las raíces de las plantas. hojas de plantas y orugas que comen hojas.

El estudio, uno de los primeros en examinar cómo se mueven las nanopartículas a través de las cadenas alimentarias relevantes para el ser humano, encontró que la acumulación de nanopartículas tanto en plantas como en animales variaba significativamente dependiendo del tipo de recubrimiento superficial aplicado a las partículas. La investigación está disponible en línea en la revista de la American Chemical Society. Ciencia y tecnología ambiental .

"Con el uso industrial de nanopartículas en aumento, hay cada vez más preguntas sobre cómo se mueven por el medio ambiente y si pueden acumularse en niveles altos en las plantas y animales que comen las personas, "dijo la coautora del estudio, Janet Braam, profesor y presidente del Departamento de Biociencias de Rice.

Braam y sus colegas estudiaron la captación de puntos cuánticos fluorescentes por Arabidopsis thaliana , una especie de planta muy estudiada que es pariente de la mostaza, brócoli y col rizada. En particular, El equipo observó cómo varios revestimientos superficiales afectaban la forma en que los puntos cuánticos se movían de las raíces a las hojas, así como la forma en que las partículas se acumulaban en las hojas. El equipo también estudió cómo se comportaban los puntos cuánticos cuando las orugas se llamaban bucles de repollo ( Trichoplusia ni ) se alimentan de hojas de plantas que contienen puntos cuánticos.

"El impacto de la absorción de nanopartículas en las propias plantas y en los herbívoros que se alimentan de ellas es una cuestión abierta, "dijo el primer autor del estudio, Yeonjong Koo, un asociado de investigación postdoctoral en el laboratorio de Braam. "Se ha trabajado muy poco en esta área, especialmente en plantas terrestres, que son la piedra angular de las redes alimentarias humanas ".

Algunas toxinas como el mercurio y el DDT, tienden a acumularse en concentraciones más altas a medida que ascienden en la cadena alimentaria de las plantas a los animales. Se desconoce si las nanopartículas también pueden estar sujetas a este proceso. conocido como biomagnificación.

Si bien hay cientos de tipos de nanopartículas en uso, Koo eligió estudiar puntos cuánticos, pedazos submicroscópicos de semiconductores que brillan intensamente bajo la luz ultravioleta. Las partículas fluorescentes, que contenían cadmio, selenio, zinc y azufre:se pueden medir y obtener imágenes fácilmente en las pruebas. Además, el equipo trató la superficie de los puntos cuánticos con tres recubrimientos poliméricos diferentes:uno con carga positiva, uno con carga negativa y uno neutral.

"En aplicaciones industriales, Las nanopartículas a menudo se recubren con un polímero para aumentar la solubilidad, mejorar la estabilidad, mejorar las propiedades y por otras razones, "dijo el coautor del estudio, Pedro Alvarez, profesor y presidente del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de Rice. "Esperamos que los recubrimientos superficiales jueguen un papel importante en si los nanomateriales pueden acumularse en las redes alimentarias y cómo se pueden acumular".

Estudios de laboratorio anteriores habían sugerido que los recubrimientos neutrales podrían hacer que las nanopartículas se agreguen y formen grupos tan grandes que no se moverían fácilmente de las raíces de una planta a sus hojas. Los experimentos confirmaron esto. De los tres tipos de partículas, solo aquellos con revestimientos cargados se movían fácilmente a través de las plantas, y solo las partículas cargadas negativamente evitaron aglutinarse por completo. El estudio también encontró que el tipo de recubrimiento afectó la capacidad de las plantas para biodegradarse, o romperse, los puntos cuánticos.

Koo y sus colegas encontraron que las orugas que se alimentaban de plantas que contenían puntos cuánticos ganaban menos peso y crecían más lentamente que las orugas que se alimentaban de hojas intactas. Al examinar los excrementos de la oruga, los científicos también pudieron estimar si el cadmio, El selenio y los puntos cuánticos intactos podrían acumularse en los animales. De nuevo, el revestimiento jugó un papel importante.

"Nuestras pruebas no fueron diseñadas específicamente para medir la bioacumulación en orugas, pero los datos que recopilamos sugieren que las partículas con revestimientos cargados positivamente pueden acumularse en las células y representar un riesgo de bioacumulación, "Dijo Koo". Según nuestros hallazgos, deberían realizarse más pruebas para determinar el alcance de este riesgo en un conjunto más amplio de condiciones ecológicas ".