Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/22019
Title: Toxicity of novel anti-fouling nanomaterials in Marine organismsv
Other Titles: Toxicidade de nanomateriais anti-incrustantes inovadores em organismos marinhos
Author: Figueiredo, Joana Rita Monteiro
Advisor: Martins, Roberto Carlos Domingues
Loureiro, Susana Patrícia Mendes
Keywords: Organismos marinhos
Toxicologia ambiental
Nanomateriais
Defense Date: 20-Dec-2017
Publisher: Universidade de Aveiro
Abstract: Biofouling is an ecological succession of fouling communities in submerged surfaces that has extensive ecological, environmental and economic impacts worldwide when developed over man-made structures. In order to minimize this problem, biocides with anti-fouling properties are commonly used in protective coatings of submerged structures. Some decades ago, organotin compounds were used as effective anti-fouling agents, however they were completely banned in 2008 due to the toxic and biomagnification effects. As a consequence, a new generation of biocides were developed with lower toxicity and persistence in the environment when compared to organotin compounds. Recently, one of these biocides (DCOIT) was encapsulated in an engineered nanomaterial (silica mesoporous nanocapsules, SiNC-DCOIT) in order to prevent the interaction of biocides with coatings’ ingredients and control their leaching rate during the early lifetime of conventional paints, with environmental and economic benefits. The present study aimed to assess the toxicity of SiNC-DCOIT and a modified version of the engineered nanomaterial including two biocides, the SiNC-DCOIT coated with silver, to marine species and compare its toxicity with the free counterparts (empty SiNC, DCOIT and Ag). Ecotoxicity tests were carried out with eleven marine species, including bacteria (Vibrio fischeri), microalgae (Isochrysis galbana, Nannochloropsis gaditana, Phaeodactylum tricornutum), rotifers (Brachionus plicatilis), bivalves (Cerastoderma edule, Mytilus galloprovincialis), polychaetes (Hediste diversicolor), crustaceans (Artemia salina, Palaemon varians) and echinoderms (Paracentrotus lividus), following standard tests (with some adaptions in some cases). Acute or short-term chronic endpoints were used upon each species and adopted test. Globally, values of L/E/IC50 for SiNC-DCOIT, SiNC-Ag and SiNC-DCOIT-Ag were higher than the estimated values for DCOIT and silver (dissolved in solution), except for some target groups involved in the early fouling stages, proving that these alternative agents are more environmentally-friendly comparatively to free biocides. The obtained L/E/IC50 and NOEC values from the tested compounds were then used to create species sensitivity distributions together with data from literature. The HC5 and PNEC values derivated from these curves showed that the hazard of DCOIT and silver is reduced when encapsulated, highlighting these novel nanomaterials as a promising anti-fouling solution.
A bioincrustação é uma sucessão ecológica de comunidades incrustantes em superfícies submersas que tem extensos impactos ecológicos, ambientais e económicos em todo o mundo quando desenvolvida em estruturas artificiais. Para minimizar esse problema, os biocidas com propriedades anti-incrustantes são comummente utilizados em revestimentos protetores de estruturas submersas. Há algumas décadas atrás, os compostos organoestânicos eram amplamente utilizados como agentes anti-incrustantes eficazes, porém foram definitivamente banidos em 2008 devido a efeitos tóxicos e de biomagnificação reportados. Como consequência, foi desenvolvida uma nova geração de biocidas com menor toxicidade e persistência no meio ambiente em comparação com os compostos organoestânicos. Recentemente, um desses biocidas (DCOIT) foi encapsulado num nanomaterial manufaturado (nanocápsulas de sílica mesoporosas, SiNC-DCOIT), a fim de evitar a interação dos biocidas com os ingredientes dos revestimentos e controlar a sua taxa de libertação durante o início de vida das tintas convencionais, com benefícios ambientais e económicos. O presente estudo teve como objetivo avaliar os efeitos em diversas espécies marinhas do nanomaterial SiNC-DCOIT e de uma versão modificada deste, contendo dois biocidas (SiNC-DCOIT revestido com prata), e comparar a sua toxicidade com os componentes destes nanomateriais (SiNC vazias, DCOIT e Ag). Os testes de ecotoxicidade foram realizados com onze espécies marinhas, incluindo bactérias (Vibrio fischeri), microalgas (Isochrysis galbana, Nannochloropsis gaditana, Phaeodactylum tricornutum), rotíferos (Brachionus plicatilis), bivalves (Cerastoderma edule, Mytilus galloprovincialis), poliquetas (Hediste diversicolor), crustáceos (Artemia salina, Palaemon varians) e equinodermes (Paracentrotus lividus), seguindo testes padrão (com algumas adaptações em alguns casos) ou com protocolos bem definidos. Foram determinados parâmetros agudos ou crónicos de curta duração dependendo da espécie testada e do teste adotado. Globalmente, os valores de L/E/IC50 para SiNC-DCOIT, SiNC-Ag e SiNC-DCOIT-Ag foram superiores aos valores estimados para DCOIT e prata (dissolvidos em solução), com exceção de alguns grupos alvo envolvidos nos primeiros estádios de incrustação, provando assim que estes são agentes alternativos mais amigos do ambiente comparativamente aos biocidas livres. Os valores obtidos de L/E/IC50 e NOEC para os compostos testados foram depois utilizados para derivar curvas de distribuições de sensibilidade de espécies, juntamente com dados da literatura. Os valores HC5 e PNEC derivados dessas curvas mostraram que o perigo do DCOIT e da prata diminui quando encapsulados, destacando que estes nanomateriais inovadores parecem ser uma solução anti-incrustante promissora.
Description: Mestrado em Ecologia Aplicada
URI: http://hdl.handle.net/10773/22019
Appears in Collections:UA - Dissertações de mestrado
DBio - Dissertações de mestrado

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