Forskning udforsker måder at afbøde den miljømæssige toksicitet af allestedsnærværende sølvnanopartikler

Sølv har længe været brugt til at modvirke spredning af sygdom, og i de senere år er sølvnanopartikler blevet inkorporeret i produkter lige fra desinfektionsmidler, lugtbestandigt tøj og vaskemaskiner til makeup, mademballage og sportsudstyr.

Nanopartikler er små stykker materiale, der varierer i størrelse fra en til 100 milliardtedele af en meter. Ud over deres antimikrobielle egenskaber er sølvnanopartikler industrielt vigtige som katalysatorer og i elektronikapplikationer.

På trods af deres allestedsnærværende er lidt kendt om deres miljømæssige toksicitet, eller hvordan den kan afbødes.

Forskere ved Oregon State University har taget et vigtigt skridt i retning af at lukke videnskløften med en undersøgelse, der viser, at partiklernes form og overfladekemi spiller en nøglerolle i, hvordan de påvirker akvatiske økosystemer.

Resultaterne, offentliggjort i Nanomaterials , er vigtige, fordi de antyder, at sølvnanopartikler kan fremstilles i formater, der bevarer deres gavnlige egenskaber, mens de begrænser miljønegative egenskaber.

Forskere ledet af Marilyn Rampersad Mackiewicz og Stacey L. Harper vurderede, hvordan sfæriske og trekantede sølvnanopartikler med fem forskellige overfladekemier påvirkede deres optagelse og toksicitet i et laboratoriemikrokosmos af bakterier, alger, dafnier og embryonale zebrafisk.

Dafnier er små krebsdyr, og zebrafisk er en lille ferskvandsart, der går fra en celle til en svømmende fisk på omkring fem dage.

Zebrafisk er særligt nyttige til at studere hvirveldyrs udvikling og genetik, herunder virkningerne af miljøforurenende stoffer og lægemidler på tidlig embryonal udvikling. De deler en bemærkelsesværdig lighed med mennesker på det molekylære, genetiske og cellulære niveau; embryonale zebrafisk er af særlig interesse, fordi de ud over at udvikle sig hurtigt er gennemsigtige og let kan holdes i små mængder vand.

Forfatterne bemærker, at der hvert år produceres hundredvis af tons sølvnanopartikler til kommerciel brug, hvilket betyder, at det er uundgåeligt, at nogle ender i vandmiljøer.

"Sølvnanopartikler er ikke reguleret af Food and Drug Administration, og man ved ikke meget om deres toksicitet bortset fra de frie sølvioner, der kan være resultatet af overfladeoxidation af nanopartiklerne," sagde Mackiewicz, assisterende professor i kemi. "Fri sølvioner er kendt for at være giftige, og i denne artikel fandt vi en måde at studere toksiciteten af ​​sølvnanopartikler og hvordan de påvirker miljøet uanset giftige sølvioner."

Mackiewicz, Harper og samarbejdspartnere i OSU Colleges of Science, Engineering and Agricultural Sciences fandt ud af, at sølvnanopartikler påvirker nogle arter negativt, men ikke andre.

"For eksempel er der et fald i bakterie- og Daphnia-vækst, og størrelsen og formen af ​​partiklerne kan bidrage til det, men nanopartiklerne påvirkede ikke zebrafisk," sagde hun. "Og nanopartikler belagt med lipider, organiske forbindelser fundet i mange naturlige olier og voksarter, frigav ikke betydelige mængder sølvioner - men de udviste den største toksicitet over for Daphnia magna, den mest følsomme art i mikrokosmos."

Samlet set, sagde Mackiewicz, viste undersøgelsen, at sølvnanopartiklers form og overfladekemi kan manipuleres for at opnå specifikke mål, der er nødvendige for bedre at forstå og mindske risiciene forbundet med sølvnanopartikler. En relateret undersøgelse, der afventer offentliggørelse, tilføjede hun, viser, at små, sfæriske nanopartikler er mere giftige end trekanter eller terninger.

Nanopartikler er det seneste format, bemærker Mackiewicz, for et element, der gennem historien er blevet brugt til at begrænse spredningen af ​​menneskelig sygdom via inkorporering i genstande, der bruges i hverdagen. Dens tidligste registrerede brug til terapeutiske formål går 3.500 år tilbage.

I middelalderen brugte velhavende familier så mange sølvkar, plader og andre produkter, at de udviklede blålige hudmisfarvninger kendt som argyria, en tilstand, der menes at have ført til udtrykket "blåt blod" som en beskrivelse for medlemmer af aristokratiet.

OSU-forskere Bryan Harper og Arek Engstrom samarbejdede med Mackiewicz og Harper om undersøgelsen.

Flere oplysninger: Bryan J. Harper et al., Påvirkninger af differentielt formede sølvnanopartikler med stadig mere komplekse hydrofobe thioloverfladebelægninger i småskala laboratoriemikrokosmos, nanomaterialer (2024). DOI:10.3390/nano14080654

Leveret af Oregon State University