Toxicity of silver nanoparticles and silver nitrate on Nassarius reticulatus larvae

Abstract

Production and utilization of silver nanoparticles (AgNPs) for various applications is growing rapidly, mainly due to their antibacterial activity. Their inclusion in many consumer products led to an increased release of AgNPs in the environment, especially in aquatic ecosystems. AgNPs reach both freshwater and marine environments from the effluents of the wastewater treatment plants, presenting differentiated behavior in these two environments potentially influencing its toxicity. The study of AgNPs toxicity to marine organisms is extremely important to the assessment of the potential risk of AgNPs in the environment. The toxicity of AgNPs on the living organisms is dependent on various environmental conditions. Regarding the toxicity of AgNPs in the marine environment, there is a lack of information on the toxic effects at different salinities. This study upsurges to fill this gap, being the first report on the effects of AgNPs on marine gastropods, using Nassarius reticulatus as a case study. N. reticulatus adults were collected from a reference population in Ria de Aveiro (NW Portugal, 40° 38' 33.24"N | 8° 44' 06.69’’W). Specimens were transported to the laboratory in local seawater and kept in aquaria to spawn. Egg capsules were maintained until veliger larva were noticed, which enclosure was induced by cesarean. These recently hatched larvae were then exposed to nominal concentrations of AgNPs and Ag+ (0.1, 1, 10, 100 μg Ag/L) for up to 96 h, either in the presence or absence of food. Larval mortality and swimming behavior –namely the velum beating arrest–were determined for each treatment. The median lethal concentration (LC50) of AgNPs was higher to that of ionic Ag (AgNO3). Results also revealed that the negative impact of AgNPs on N. reticulatus veligers swimming ability is higher when compared with the effect of ionic Ag (EC50-96 h 1.044 μg Ag/L). However, although the velum arrests have significantly decreased under Ag+ exposure, AgNPs did not show any effects. Additionally, the presence of the food proved to be an effective factor that can cause a significant drop in the mortality of the N. reticulatus larvae exposed to AgNPs.

A produção e utilização de nanopartículas de prata (AgNPs) em diversas aplicações têm crescido rapidamente, principalmente devido à sua atividade antibacteriana. A inclusão de AgNPs em muitos produtos de consumo conduziu a um aumento da sua libertação no meio ambiente, especialmente nos ecossistemas aquáticos. As AgNPs atingem tanto o ambiente marinho como o de água doce a partir da descarga de efluentes de estações de tratamento de águas residuais, apresentando comportamento diferenciado nestes dois meios, potencialmente influenciando a sua toxicidade. O estudo da toxicidade das AgNPs em organismos marinhos é extremamente importante na avaliação do potencial risco da presença de AgNPs no ambiente. A toxicidade de AgNPs emorganismos vivos é dependente de várias condições ambientais. No que se refere à toxicidade das AgNPs em ambiente marinho, verifica-se uma lacuna de informação relativamente aos efeitos tóxicos a diferentes salinidades. Este trabalho surge para preencher esta lacuna, sendo o primeiro relato do efeito de AgNPs em larvas de gastrópodes marinhos, usando Nassarius reticulatus como caso de estudo. Foram colhidos adultos de N. reticulatus de uma população de referência da Ria de Aveiro (NW Portugal, 40° 38' 33.24"N | 8° 44' 06.69’’W). Os espécimes foram transportados para o laboratório em água do local e aí mantidos em aquário até à postura de cápsulas ovígeras. As cápsulas foram mantidas até à observação de larvas velígeras no seu interior, cuja eclosão foi induzida por cesariana. Estas larvas recém-eclodidas foram então expostas a concentrações nominais de AgNPs e Ag+ (0,1, 1, 10, 100 ug de Ag / L), durante 96 h, na presença ou ausência de alimento. A mortalidade larvar e o comportamento de natação, nomeadamente a inibição do batimento do velum, foram determinados para cada um dos tratamentos. A concentração letal média (CL50) das AgNPs revelou-se superior à da Ag iónica (AgNO3). Os resultados também revelaram que o impacto negativo das AgNPs na natação das velígeras de N. reticulatus é superior (EC50-96 h 0.044 μg Ag/L) quando comparado com o efeito da Ag iónica (EC50-96 h 1.044 μg Ag/L). Contudo, embora a inibição da movimentação do velum das larvas ter diminuido significativamente na presença de Ag+, as AgNPs não mostraram quaisquer efeitos na inibição do batimento do velum. Adicionalmente, a presença de alimento revelou ser um fator importante, podendo causar uma redução significativa na mortalidade das larvas de N. reticulatus expostas a AgNPs.