Økotoksicitet:Alt klart for sølvnanopartikler?

Det har længe været kendt, i form af frie ioner, sølvpartikler kan være meget giftige for vandlevende organismer. Alligevel den dag i dag, der mangler detaljeret viden om de doser, der kræves for at udløse en reaktion, og hvordan organismerne håndterer denne form for stress. For at lære mere om de cellulære processer, der forekommer i cellerne, forskere fra Aquatic Research Institute, Eawag, udsat alger for en række sølvkoncentrationer.

I fortiden, sølv fandt for det meste vej til miljøet i nærheden af ​​sølvminer eller via spildevand fra fotoindustrien. For nylig, sølv nanopartikler er blevet almindelige i mange anvendelser - som ingredienser i kosmetik, fødevareemballage, desinfektionsmidler, og funktionelt tøj. Selvom en nylig undersøgelse udført af Swiss National Science Foundation afslørede, at hovedparten af ​​sølvnanopartikler tilbageholdes i spildevandsrensningsanlæg, kun lidt vides om persistensen og virkningen af ​​det resterende nano-sølv i miljøet.

Infiltrerer energimetabolismen undercover

Smitha Pillai fra Eawag Department of Environmental Toxicology og hendes kolleger fra EPFL og ETH Zürich undersøgte virkningen af ​​forskellige koncentrationer af vandbårne sølvioner på cellerne i de grønne alger Chlamydomonas reinhardtii . Sølv minder kemisk meget om kobber, et essentielt metal på grund af dets betydning i flere enzymer. På grund af det, sølv kan udnytte cellernes kobbertransportmekanismer og snige sig undercover ind i dem. Dette forklarer hvorfor, allerede efter kort tid, koncentrationer af sølv i den intracellulære væske kan nå op til tusind gange koncentrationerne i det omgivende miljø.

Et hurtigt svar

Fordi sølv beskadiger nøgleenzymer involveret i energimetabolisme, selv lave koncentrationer kan halvere fotosyntese og væksthastigheder på kun 15 minutter. I samme tidsrum, forskerne opdagede også ændringer i aktiviteten af ​​omkring 1000 andre gener og proteiner, som de tolkede som en reaktion på stressfaktoren - et forsøg på at reparere sølv-inducerede skader. Ved lave koncentrationer, cellens fotosynteseapparat kom sig inden for fem timer, og genvindingsmekanismer var tilstrækkelige til at håndtere alle undtagen de højeste testede koncentrationer.

En række ubesvarede spørgsmål

Ved første øjekast, resultaterne er betryggende, fordi de sølvkoncentrationer, som algerne udsættes for i miljøet, sjældent er så høje som dem, der anvendes i laboratoriet, hvilket gør det muligt for dem at komme sig hurtigt – i hvert fald eksternt. Men forsøgene viste også, at selv lave sølvkoncentrationer har en betydelig effekt på intracellulære processer, og at algerne afleder deres energi til at reparere opståede skader. Dette kan udgøre et problem, når andre stressfaktorer virker parallelt, såsom øget UV-stråling eller andre kemiske forbindelser. I øvrigt, det er den dag i dag uvist, om cellerne har en aktiv mekanisme til at skubbe sølvet ud. Mangler en sådan mekanisme, sølvet kunne have negative virkninger på højere organismer, givet, at alger er i bunden af ​​fødekæden.