Sølv nanopartikler kan påvirke miljøet negativt

I eksperimenter, der efterligner et naturligt miljø, Forskere fra Duke University har påvist, at de sølvnanopartikler, der bruges i mange forbrugerprodukter, kan have en negativ effekt på planter og mikroorganismer.

Halvtreds dage efter at forskerne påførte en enkelt lav dosis sølvnanopartikler, forsøgsmiljøerne producerede omkring en tredjedel mindre biomasse i nogle planter og mikrober.

Disse foreløbige resultater er vigtige, sagde forskerne, fordi man ved lidt om de miljømæssige virkninger af sølv nanopartikler, som findes i tekstiler, tøj, børns legetøj og sutter, desinfektionsmidler og tandpasta.

"Ingen ved rigtigt, hvad virkningerne af disse partikler er i miljøet, " sagde Benjamin Colman, en post-doc stipendiat i Dukes biologiafdeling og medlem af Center for Environmental Impplications of Nanotechnology (CEINT).

"Vi forsøger at komme med de data, der kan bruges til at hjælpe regulatorer med at bestemme risikoen for miljøet fra eksponering af sølvnanopartikler, " sagde Colman. CEINTs forskning er finansieret af National Science Foundation og Environmental Protection Agency

Tidligere undersøgelser har involveret høje koncentrationer af nanopartiklerne i laboratoriemiljøer, som forskerne påpeger, repræsenterer ikke "virkelige" forhold.

"Resultater fra laboratorieundersøgelser er svære at ekstrapolere til økosystemer, hvor eksponeringen sandsynligvis vil være ved lave koncentrationer, og der er en mangfoldighed af organismer, " sagde Colman.

Sølv nanopartikler bruges i forbrugerprodukter, fordi de kan dræbe bakterier, hæmmer uønskede lugte. De virker gennem en række forskellige mekanismer, herunder generering af frie radikaler af ilt, som kan forårsage DNA-skader på mikrobielle membraner uden at skade menneskelige celler.

Hovedvejen, hvormed disse partikler kommer ind i miljøet, er som et biprodukt fra rensningsanlæg. Nanopartiklerne er for små til at blive filtreret fra, så de og andre materialer ender i det resulterende spildevandsrensningsslam, " som derefter spredes på jordoverfladen som gødning.

For deres studier, forskerne skabte mesokosmer, som er små, menneskeskabte strukturer indeholdende forskellige planter og mikroorganismer beregnet til at repræsentere miljøet. De påførte slam med lave doser af sølvnanopartikler i nogle af mesokosmos, sammenlignede derefter planter og mikroorganismer fra behandlede og ubehandlede mesokosmos efter 50 dage.

Undersøgelsen udkom online den 27. februar i tidsskriftet PLOS One .

Forskerne fandt ud af, at en af ​​de undersøgte planter, et almindeligt etårigt græs kendt som Microstegium vimeneum, havde 32 procent mindre biomasse i mesokosmos behandlet med nanopartiklerne. Mikrober blev også påvirket af nanopartiklerne, sagde Colman. Et enzym forbundet med at hjælpe mikrober med at håndtere ydre stress var 52 procent mindre aktivt, mens et andet enzym, der hjælper med at regulere processer i cellen, var 27 procent mindre aktivt. Mikrobernes samlede biomasse var også 35 procent lavere, han sagde.

"Vores feltstudier viser negative reaktioner fra planter og mikroorganismer efter en enkelt lav dosis sølvnanopartikler påført af et biosolid i spildevand, " sagde Colman. "Anslået 60 procent af de gennemsnitlige 5,6 millioner tons biosolider, der produceres hvert år, påføres jorden af ​​forskellige årsager, og denne praksis repræsenterer en vigtig og understuderet rute for eksponering af naturlige økosystemer for konstruerede nanopartikler."

"Vores resultater viser, at sølv nanopartikler i biosolider, tilsat i koncentrationer, som kunne forventes, forårsagede påvirkninger på økosystemniveau, " sagde Colman. "Specielt, nanopartiklerne førte til en stigning i lattergasfluxen, ændringer i det mikrobielle samfunds sammensætning, biomasse, og ekstracellulær enzymaktivitet, samt artsspecifikke effekter på den overjordiske vegetation."

Forskerne planlægger at fortsætte med at studere langsigtede virkninger af sølvnanopartikler og undersøge en anden allestedsnærværende nanopartikel - titaniumdioxid.