Effect of zinc oxide nanoparticles in Daphnia magna

Abstract

O rápido desenvolvimento da nanotecnologia com o consequente aumento na produção de nanopartículas e nanoprodutos oferece muitas oportunidades mas também muitos desafios. A nanotecnologia tem vindo a ser descrita como uma área multidisciplinar que visa desenvolver uma variedade de nanoparticulas para aplicações medicinais e industriais. As propriedades que trazem às nanoparticulas especial atenção – pequeno tamanho, elevada área de superfície e consequente elevado grau de reatividade – podem também torná-las potencialmente perigosas para a saúde humana e para o ecossistema. A avaliação dos potenciais riscos inerentes à exposição das nanoparticulas torna-se portanto uma investigação de prioridade antes que estas sejam aplicadas em produtos comerciais e libertadas para o ambiente. Os ambientes aquáticos (de água doce e marinho) são considerados como potenciais destinos das nanoparticulas libertadas para o ambiente através de fontes diretas e/ou indiretas, expondo assim os organismos aquáticos a elevados níveis de contaminação. As nanoparticulas de óxido de zinco (ZnO-NPs) são uma das nanoparticulas mais utilizadas numa vasta gama de produtos comerciais (ex: protetores solares, cosméticos e tintas) e a sua produção estima-se que irá continuar a aumentar nos próximos anos. Em consequência, o risco de contaminação aquática por parte destas nanoparticulas irá forçosamente aumentar. Estudos toxicológicos já demonstraram que as ZnO-NPs exercem efeitos tóxicos em vários organismos, como por exemplo, em crustáceos, algas e bactérias. Os efeitos tóxicos das nanoparticulas são complexos e podem estar dependentes de vários fatores, tais como, o organismo-teste, fatores abióticos (pH, salinidade, dureza da água e presença de matéria orgânica), propriedades físico-quimicas das nanoparticulas, processos de adsorção, presença de outros contaminantes, entre outros. Os objetivos principais deste trabalho consistiram em avaliar a toxicidade das ZnO-NPs com diferentes tamanhos (30 e 80-100 nm) no cladócero Daphnia magna e comparar estes efeitos com os homólogos de tamanho micrómetro (ZnO > 200 nm) e a forma iónica (ZnCl2). Os efeitos foram avaliados nos parâmetros de imobilização, inibição alimentar e reprodução. Os resultados mostraram uma relação dose-resposta entre o decréscimo dos parâmetros avaliados e a concentração das ZnONPs, ZnO de tamanho micrómetro e ZnCl2 testadas. De acordo com os resultados obtidos foi possível concluir que o ZnCl2 induziu maior toxicidade aguda para a D. magna. Contudo, para a reprodução e inibição alimentar, as nanoparticulas de ZnO mostraram ter um efeito mais tóxico. Foi observado igualmente que o tamanho das nanopartículas não influenciou a toxicidade do ZnO. Este estudo realça a importância de se estudarem os efeitos de nanoparticulas de diferentes tamanhos uma vez que este é um parâmetro-chave que deve ser considerado quando se pretende estudar a toxicidade de nanoparticulas para o ambiente.

The rapid development of nanotechnology with the consequent increase in the production of nanoparticles and nanoproducts presents many opportunities but also many challenges. Nanotechnology has been described as a multidisciplinary field that develops a variety of engineered nanoparticles (ENPs) for medical and industrial applications. The properties that bring to ENPs special attention for commercial products – small size, large surface area and consequently high degree of reactivity – can also make them potentially harmful for human and ecosystem health. Therefore, assessing the potential risks associated with exposure of ENPs should be considered a major research priority before they are applied in commercial products and released to the environment. Aquatic (freshwater and marine) environment act as potential destinations for the ENPs released to the environment through direct and/or indirect sources, thus exposing aquatic organisms to high levels of pollutants. Zinc oxide nanoparticles (ZnO-NPs) are one of the ENPs most applied in a wide range of commercial products (e.g., sunscreens, cosmetics and paints) and its production is estimated to continue to rise in the upcoming years. As a consequence, the risk of aquatic environment contamination by these ENPs will increase. Toxicological studies have already demonstrated that nanoscale ZnO exert toxic effects in several organisms, such as crustaceans, algae and bacteria. The toxic effects of ZnO-NPs can be complex and may be dependent of several factors such as organism tested, abiotic factors (pH, salinity, water hardness, presence of natural organic matter), physico-chemical properties of NPs, adsorption phenomena, presence of other pollutants in the same environment, among others.