Cuando compra cualquier cosa, desde maquillaje hasta pintura y protector solar, lo más probable es que contenga nanopartículas artificiales. Estos materiales a nanoescala tienen propiedades que están revolucionando los productos, desde la medicina hasta la agricultura y la electrónica. Pero eventualmente, esas nanopartículas llegarán a entornos naturales. Para usarlos de manera segura y en su máximo potencial, necesitamos saber cómo se comportan en entornos reales y si ese comportamiento conduce a consecuencias no deseadas.
Greg Lowry, profesor de ingeniería civil y ambiental en la Universidad Carnegie Mellon, estudia cómo las nanopartículas se comportan e impactan en el medio ambiente. Una forma en que los investigadores han estudiado el destino de las nanopartículas es rastreando las nanopartículas de oro, porque son estables y fáciles de encontrar. o eso pensaban los investigadores.
Recientemente, Lowry y la investigadora postdoctoral Astrid Avellan han hecho un descubrimiento revolucionario:las nanopartículas de oro en realidad se disuelven en ambientes de agua dulce, cuando entran en contacto con microorganismos que se encuentran en las plantas acuáticas. Durante el proceso de disolución, se liberan iones de oro, que se comportará de manera diferente a las nanopartículas y podría ser tóxico para algunos microorganismos. El estudio no midió la toxicidad, por lo que esto no significa que las nanopartículas de oro sean dañinas, sino que al comprender mejor su comportamiento en entornos biológicamente activos, En última instancia, los científicos pueden utilizar este conocimiento para diseñar mejores nanomateriales. Sus hallazgos fueron publicados en Nanotecnología de la naturaleza .
"Este estudio nos ha abierto los ojos a la importancia de las plantas y el microbioma de la planta para determinar el destino de los nanomateriales modificados en entornos de agua dulce". "dijo Lowry." Estas plantas, y biopelículas en general, son sumideros importantes para los nanomateriales y son un compartimento fascinante para estudiar ".
El equipo analizó exactamente qué causa esta transformación y qué tan rápido ocurre. Llevaron a cabo sus pruebas en lo que se llama mesocosmos, un ambiente de agua dulce natural controlado. El mesocosmo ubicado en el Centro de Implicaciones Ambientales de la NanoTecnología en la Universidad de Duke, contiene tierra, sedimento, agua, plantas insectos pez, y microorganismos que habitualmente viven en estos entornos naturales. Avellan y el equipo de investigación liberaron nanopartículas de oro en el agua del mesocosmo en cantidades muy bajas cada semana para imitar a largo plazo, insumos de baja dosis esperados de los usos de nanomateriales. Querían ver cómo se comportarían las nanopartículas en un complejo, ecosistema biológicamente activo. Después de seis meses encontraron que el 70% del oro se acumulaba con las plantas acuáticas, y que todas las nanopartículas de oro se habían disuelto y cambiado a otras formas de oro. Cuando miraron más de cerca la biopelícula, o una sustancia pegajosa formada por bacterias y microorganismos que se encuentran en las plantas, encontraron que los microorganismos liberaban cianuro que interactuaba con las nanopartículas de oro. Las nanopartículas de oro se disolvieron (o ionizaron) y formaron cianuro de oro junto con otros complejos de oro que quedaron con las plantas.
Las nanopartículas son agregados de átomos que forman partículas de entre uno y cien nanómetros, o una centésima a una milésima del grosor de un cabello humano. Su tamaño confiere propiedades novedosas que benefician a muchas aplicaciones:podrían tratar mejor el agua, podrían matar bacterias en una herida, podrían crear materiales más fuertes pero más ligeros.
"Descubrimos que el oro se acumulaba como loco en las plantas acuáticas, que no era lo que esperábamos, ", dijo Astrid Avellan." Así que indagamos en eso y descubrimos que el oro estaba asociado con estas plantas, pero ya no eran nanopartículas ".
Este es un gran avance porque se pensaba que las nanopartículas de oro eran un material estable, ya menudo se han utilizado como trazador para comprender cómo se comportan los nanomateriales; si encuentra las nanopartículas, entonces sabrá dónde se acumulan. Los hallazgos de este artículo implican que incluso las nanopartículas metálicas relativamente inertes como el oro pueden disolverse cuando interactúan con la biopelícula en ambientes acuáticos.
"Las interacciones de los nanomateriales con el fitobioma pueden potencialmente aprovecharse para beneficiar a la agricultura, ", dijo Lowry." La comunidad de investigadores apenas está comenzando a comprender el papel del fitobioma en la productividad de las plantas. Este estudio indica el potencial para diseñar nanomateriales que trabajen junto con el fitobioma para mejorar la productividad de las plantas. Las intervenciones exitosas en la agricultura deberán considerar cómo trabajar en sinergia con la naturaleza ".
Aunque es necesario estudiar más los efectos de la transformación del oro, es posible que sea tóxico para algunos organismos. Los iones también podrían moverse más rápido y más lejos que las nanopartículas, distribuyéndose de manera diferente en los organismos y en el medio ambiente. La buena noticia es que ahora los investigadores han descubierto cómo y por qué se disuelven, para que podamos ser inteligentes sobre los usos y aplicaciones futuros de las nanopartículas, incluso aprovechando este fenómeno para nuestro beneficio.
"Ahora sabemos por qué y en qué condiciones se disuelven las nanopartículas de oro, ", dijo Avellan." Para que podamos aprovechar este conocimiento y utilizarlo en nuestro beneficio para diseñar mejores materiales ".
