La nanotecnología juega un papel importante en la eliminación de sustancias químicas tóxicas que se encuentran en el suelo. Actualmente, más de 70 sitios Superfund de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) están usando o probando nanopartículas para eliminar o degradar contaminantes ambientales. Uno de ellos, el hierro nano-cero-valente, se usa ampliamente, aunque no se ha examinado su efecto sobre los organismos.

En un experimento reciente, Un equipo de científicos de la Universidad de California en Santa Bárbara probó el efecto del hierro sulfurado nano-cero-valente (FeSSi) en un alga de agua dulce común (Chlamydomonas reinhardtii). Descubrieron que FeSSi recogía cadmio de un medio acuoso y aliviaba la toxicidad del cadmio en esa alga durante más de un mes. Sus resultados aparecen en la revista ACS Nano .

"Sin embargo, cuando FeSSi estaba haciendo lo que fue diseñado para hacer, descubrimos que era hasta 10 veces más tóxico cuando se unía al cadmio que sin él, "dijo la autora principal Louise Stevenson, becario postdoctoral en el Departamento de Ecología de UCSB, Evolución y Biología Marina (EEMB). "Los estándares actuales para lo que es una concentración aceptable para usar se basan en datos de la propia partícula no unida al contaminante. Nuestro trabajo sugiere que esos límites permitidos potencialmente podrían ser enormes subestimaciones de la toxicidad real".

Para simular un evento de precipitación en el que material tóxico del suelo se vierte en una vía fluvial, los investigadores dosificaron C. reinhardtii con FeSSi con cadmio y esperaron una hora antes de tomar medidas. Descubrieron que el material orgánico que las propias algas producían como subproducto de la fotosíntesis mitigaba la toxicidad del FeSSi y permitía que la nanopartícula remediara hasta cuatro veces más cadmio.

"El material orgánico hace que la partícula de FeSSi sea menos tóxica, lo que permite una mayor zona de remediación y aumenta las concentraciones de cadmio que se pueden utilizar, "Dijo Stevenson." Eso es interesante porque cada sistema natural contiene algún material orgánico. Junto con el efecto tóxico de las nanopartículas solo sobre la viabilidad celular, identificamos una importante retroalimentación entre los materiales orgánicos producidos por las propias algas disminuyendo la toxicidad, lo que disminuye la toxicidad para las algas.

Según Stevenson, los efectos ambientales de la nanotecnología son muy específicos del contexto, dificultando las predicciones generales. Entonces, El equipo de UCSB diseñó un modelo ecológico dinámico que se puede utilizar para extrapolar lo que probaron empíricamente. Los investigadores acumularon suficientes datos para desarrollar una serie de ecuaciones para describir la dinámica de las concentraciones que probaron.

"Estamos desarrollando nueva tecnología más rápido de lo que podemos predecir su impacto ambiental, Stevenson señaló. "Eso hace que sea muy importante diseñar experimentos que sean ecológica y ambientalmente relevantes, pero que también logren dinámicas que puedan extrapolarse a otros sistemas".