Toxicidade de nanomateriais de ácidos poliacrílicos hidrofobicamente modificados

Abstract

A crescente demanda por novos e melhores produtos levou a um desenvolvimento exponencial de novos nanomaterials (NM) manufacturados desde a década de 90. A corrente massificação de NM em produtos de uso quotidiano promove o contacto entre NM e o ambiente com possíveis efeitos adversos para os ecossistemas. O trabalho apresentado pretende sugerir qual o NM de ácido poliacrílico hidrofobicamente modificado (HMPAA) menos prejudicial para o ambiente de entre seis HMPAA NM, dos quais um (HMPAA5) é atualmente comercializado, com o intuito de contribuir para a agenda da União Europeia em Nanosegurança: Inovações em nanotecnologia e nanomaterials sustentáveis e seguros. As seis variações de NMs HMPAA foram obtidos através da modificação de conformações reticuladas e inserção de grupos hidrofóbicos em diferentes posições do NM. Cada variação de suspensões HMPAA foi caracterizada através da utilização de técnicas de espalhamento dinâmico de luz e medidos os valores de condutividade e pH. A caracterização ecotoxicológica dos seis NMs foi feita recorrendo a uma bateria de ensaios padrão, letais e sub-letais, com espécies de diferentes grupos taxonómicos e funcionais, com o objetivo de aferir diversos graus de sensibilidade: (i) Vibrio fisheri, (ii) Raphidocelis subcapitata e Chlorella vulgaris, (iii) Brachyonus calyficlorus, (iv) Daphnia magna, (v) Pelophylax perezi. As concentrações que causaram 50% e 20% de efeitos foram computorizadas para cada ensaio (LC50 para mortalidade e EC50/EC20 para efeitos sub-letais). Os valores de LC e EC variaram entre 0.75 mgL-1 e 2000 mgL-1 para todas as espécies e NMs. No geral, a espécie mais sensível testada foi a bactéria Vibrio fischeri, enquanto Pelophylax perezi, foi a mais tolerante. HMPAA1 e HMPAA2 foram, de todos os testados os NM mais tóxicos. Pelo contrário, HMPAA5 e HMPAA6 foram, no geral, os menos tóxicos para os organismos testados. Para as duas espécies de algas, HMPAA5 foi o NM menos tóxico e HMPAA6 o menos tóxico para Vibrio fischeri, Brachyonus calicyflorus e Raphidocelis subcapitata. Sugerimos que as industrias desenvolvam NM HMPAA com grupos hidrofóbicos (curtos e longos) na sua superfície, uma vez que esta conformação parece induzir menos efeitos negativos nos ecossistemas, mantendo a funcionalização do NM e assim contribuindo para o desenvolvimento de uma nanotecnologia mais “verde”.

The growing demand for new and better products led to an exponential development of manufactured nanomaterials (NM) since the 90’s decade. The current widespread use of NM in consumer products is promoting the contact between nanomaterials and the environment, which may lead to adverse effects in the latter. The present work aimed at suggesting the most environmental-friendly hydrophobically modified polyacrilic acid (HMPAA) NM over six tested HMPAA NM, where one of them (HMPAA5) it’s currently commercialized, in order to contribute for the European Union agenda on Nanosafety: safe and sustainable nanomaterials and nanotechnology innovations. Six variations of HMPAA MNMs were obtained by modifying the crosslinked conformation, the insertion position and the length of hydrophobic groups. Each variation of HMPAA suspensions were characterised by using light scattering techniques. Conductivity and pH were also measured. To characterise the ecotoxicity of the six NMs a battery of lethal and sublethal standardised assays were conducted with species from different taxonomic and functional levels to assess different ranges of sensitivity: (i) Vibrio fisheri (ii) Raphidocelis subcapitata and Chlorella vulgaris, (iii) Brachyonus calyciflorus (iv) Daphia magna (iv) Pelophylax perezi. The concentrations causing 50% and 20% of effects (LC50 for mortality and EC50/EC20 for sublethal endpoints) were computed for each monitored endpoint. Computed LC and EC values ranged from 0.75 mgL-1 up to 2000 mgL-1 for all tested NMs and species. In general, the most sensitive specie to the tested NMs was the bacteria Vibrio fischeri, while Pelophylax perezi, showed to be most tolerant. The HMPAA1 and HMPAA2 proved to be amongst the most toxic tested NMs. In contrast, HMPAA5 and HMPAA6 where, in general, the least toxic to freshwater biota. For the two tested algae species, HMPAA5 was the less harmful NM, and HMPAA 6 was the less toxic NM to Vibrio fischeri, Brachyounus calicyflorus and Raphidocelis subcapitata. It is suggested that industries should develop HMPAA with hydrophobic groups (short and long) at the surface of the NM as it seems to reduce their adverse effects to biota while maintaining its functionalization, thus contributing to a more sustainable development and greener nanotechnology.