Золотые наночастицы становятся неустойчивыми с микробиомом

Инженеры-экологи из Центра герцога по экологическим последствиям нанотехнологий (CEINT) сообщили, что золото не всегда является ярким примером биологически стабильного материала, как предполагается,

Марк Визнер стоит с рядами мезокосмос – небольшие искусственные структуры, содержащие различные растения и микроорганизмы, предназначенные для представления природной среды с экспериментальным контролем. (Image credit: Duke University)

В форме наночастиц металл, который обычно является очень инертным, стабильным и благородным, фактически разрушен микробом, найденным на бразильском водном сорняке.

Хотя результаты исследования не предлагают ужасных предупреждений относительно любых неясных токсических эффектов золота, они предлагают предупреждение ученым о том, как они используются в конкретных экспериментах.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Nanotechnology от 13 августа 2018 года.

Исследователи из CEINT из Герцога, Карнеги Меллона и Университета Кентукки провели эксперимент для анализа воздействия наночастиц, используемых в качестве коммерческого пестицида на водно-болотные угодья, в присутствии добавленных питательных веществ. Несмотря на то, что в реальных условиях обитания обычно получаются дозы как удобрений, так и пестицидов, основное внимание в большинстве исследовательских работ по воздействию на окружающую среду таких соединений приходится только на один загрязнитель за один раз.

Ученые выпустили небольшие дозы наночастиц фосфора, азота и гидроксида меди в течение девяти месяцев в водно-болотных мезокосмах – небольшие искусственные структуры, которые содержат различные растения и микроорганизмы, предназначенные для представления естественной среды с экспериментальным контролем. Их целью было наблюдать, где оказались пестициды наночастиц, и изучить их воздействие на жизнь растений и животных внутри мезокосмы.

Они также выпустили низкие дозы наночастиц золота в качестве индикаторов, полагая, что биологически инертные наночастицы будут устойчивыми при прохождении через экосистему. Это помогло бы исследователям интерпретировать данные, относящиеся к частицам пестицидов, которые частично растворяются, показывая им поведение твердой металлической частицы внутри системы.

Однако, когда ученые попытались исследовать их результаты, они обнаружили, что большинство наночастиц золота уже было окислено и растворено.

« Мы были полностью удивлены », – заявил Марк Визнер, профессор Джеймс Б. Дюк и председатель гражданской и экологической инженерии в герцоге. «. Наночастицы, которые должны были быть самыми стабильными, оказались наименее стабильными из всех »

После дальнейшего расследования они обнаружили преступника – микробиома, который вырос на общем бразильском водовороте, известном как Egeria densa . Различные бактерии выделяют химические вещества, чтобы фундаментально разводить металлические питательные вещества из их окружения. Метаболизм бактерий, обнаруженных на E. densa был увеличен за счет добавления питательных веществ в рамках эксперимента, что сделало их катализаторами для растворения наночастиц золота.

Хотя этот процесс не вреден для человека или других видов животных в дикой природе, когда ученые формулируют свои эксперименты, полагая, что наночастицы золота останутся нетронутыми, процесс может нарушить интерпретацию их результатов.

Предположение о том, что золото является инертным, не было проведено в этих экспериментах. Это хороший урок, который подчеркивает, насколько реальная сложная среда, включающая, например, бактерии, растущие на листьях, может дать очень разные результаты экспериментов, проводимых в лабораторных условиях, которые не включают эти сложности .

Марк Визнер

Это исследование было проведено в Центре герцога по экологическим последствиям нанотехнологий (CEINT), который поддерживается Национальным научным фондом и Агентством по охране окружающей среды в соответствии с Соглашением о сотрудничестве NSF EF-0830093 и DBI-1266252.

Source link