In experimenten die een natuurlijke omgeving nabootsen, Onderzoekers van Duke University hebben aangetoond dat de zilveren nanodeeltjes die in veel consumentenproducten worden gebruikt, een nadelig effect kunnen hebben op planten en micro-organismen.

Vijftig dagen nadat wetenschappers een enkele lage dosis zilveren nanodeeltjes hadden aangebracht, de experimentele omgevingen produceerden ongeveer een derde minder biomassa in sommige planten en microben.

Deze voorlopige bevindingen zijn belangrijk, zeiden de onderzoekers, omdat er weinig bekend is over de milieueffecten van zilveren nanodeeltjes, die in textiel voorkomen, kleding, kinderspeelgoed en fopspenen, ontsmettingsmiddelen en tandpasta.

"Niemand weet echt wat de effecten van deze deeltjes in het milieu zijn, " zei Benjamin Colman, een postdoctoraal onderzoeker op de biologieafdeling van Duke en lid van het Center for the Environmental Implications of Nanotechnology (CEINT).

"We proberen de gegevens te verzamelen die kunnen worden gebruikt om regelgevers te helpen bij het bepalen van de risico's voor het milieu van blootstelling aan zilveren nanodeeltjes, " zei Colman. Het onderzoek van CEINT wordt gefinancierd door de National Science Foundation en de Environmental Protection Agency

Eerdere studies hebben betrekking op hoge concentraties van de nanodeeltjes in een laboratoriumomgeving, waar de onderzoekers op wijzen, vertegenwoordigt geen "echte" omstandigheden.

"Resultaten van laboratoriumonderzoek zijn moeilijk te extrapoleren naar ecosystemen, waar blootstelling waarschijnlijk zal zijn bij lage concentraties en er een diversiteit aan organismen is, ' zei Colman.

Zilveren nanodeeltjes worden gebruikt in consumentenproducten omdat ze bacteriën kunnen doden, het tegengaan van ongewenste geuren. Ze werken via verschillende mechanismen, inclusief het genereren van vrije zuurstofradicalen die DNA-schade aan microbiële membranen kunnen veroorzaken zonder menselijke cellen te beschadigen.

De belangrijkste route waarlangs deze deeltjes in het milieu terechtkomen, is als bijproduct van rioolwaterzuiveringsinstallaties. De nanodeeltjes zijn te klein om eruit te worden gefilterd, zodat zij en andere materialen terechtkomen in het resulterende afvalwaterzuiveringsslib, " die vervolgens als meststof op het landoppervlak wordt uitgestrooid.

Voor hun studie, de onderzoekers creëerden mesocosms, die klein zijn, door de mens gemaakte structuren die verschillende planten en micro-organismen bevatten die bedoeld zijn om de omgeving te vertegenwoordigen. Ze brachten slib aan met lage doses zilveren nanodeeltjes in sommige mesokosmos, vergeleken vervolgens planten en micro-organismen van behandelde en onbehandelde mesocosms na 50 dagen.

De studie verscheen op 27 februari online in het tijdschrift PLOS One .

De onderzoekers ontdekten dat een van de bestudeerde planten, een gemeenschappelijk jaarlijks gras dat bekend staat als Microstegium vimeneum, had 32 procent minder biomassa in de mesocosms die met de nanodeeltjes waren behandeld. Microben werden ook beïnvloed door de nanodeeltjes, zei Colman. Eén enzym dat microben helpt omgaan met externe stress was 52 procent minder actief, terwijl een ander enzym dat helpt bij het reguleren van processen in de cel 27 procent minder actief was. De totale biomassa van de microben was ook 35 procent lager, hij zei.

"Onze veldstudies tonen nadelige reacties van planten en micro-organismen na een enkele lage dosis zilveren nanodeeltjes aangebracht door een biologisch vast afvalwater, Colman zei. "Naar schatting 60 procent van de gemiddelde 5,6 miljoen ton bio-vaste stoffen die elk jaar wordt geproduceerd, wordt om verschillende redenen op het land aangebracht. en deze praktijk vertegenwoordigt een belangrijke en weinig bestudeerde route van blootstelling van natuurlijke ecosystemen aan kunstmatige nanodeeltjes."

"Onze resultaten laten zien dat zilveren nanodeeltjes in de biologische vaste stoffen, toegevoegd in concentraties die zouden worden verwacht, veroorzaakte effecten op ecosysteemniveau, "Zei Colman. "Specifiek, de nanodeeltjes leidden tot een toename van de lachgasfluxen, veranderingen in de samenstelling van de microbiële gemeenschap, biomassa, en extracellulaire enzymactiviteit, evenals soortspecifieke effecten op de bovengrondse vegetatie."

De onderzoekers zijn van plan om de langetermijneffecten van zilveren nanodeeltjes te blijven bestuderen en een ander alomtegenwoordig nanodeeltje te onderzoeken - titaniumdioxide.