Efectos biológicos de los nanoplásticos en colores.

Efectos biológicos de los nanoplásticos en colores.

El elevado consumo mundial de plásticos y el posterior vertido incontrolado en vertederos y vías fluviales tienen un impacto significativo en el medio ambiente. Aunque los plásticos son resistentes a la biodegradación, los plásticos más grandes se convierten en piezas más pequeñas cuando se someten a abrasión mecánica en ambientes hidrolíticos o bajo irradiación ultravioleta (UV).

Cuando los plásticos descompuestos alcanzan un tamaño entre un micrómetro (μm) y cinco milímetros (mm), se denominan microplásticos (MP). Los microplásticos se descomponen aún más para formar nanoplásticos (NP), que tienen un tamaño inferior a 1.000 nanómetros (nm).

Aprender: Desenredo de los efectos biológicos de los nanoplásticos primarios de los aditivos en pinturas en emulsión.Crédito de la foto: RHJPhotos / Shutterstock.com

fondo

Las NP primarias se sintetizan para diversas funciones, como ingredientes adicionales en pinturas en dispersión a base de agua y exfoliantes en cosméticos. Aunque el uso de NP en cosméticos está disminuyendo, alrededor de 17 millones de toneladas de NP se utilizan anualmente en pinturas en dispersión a base de agua para revestimientos arquitectónicos.

Los océanos también están contaminados por MP secundarios, que surgen de la abrasión de la pintura de los cascos de los barcos. El medio ambiente también está contaminado con MP secundarios provenientes de las marcas viales y la abrasión en las superficies exteriores de los edificios.

Las pinturas en emulsión acuosa contienen una mezcla compleja de NP y MP inorgánicos y poliméricos. Estos compuestos proporcionan una viscosidad de color adecuada, propiedades antigoteo y estabilidad coloidal.

La mayoría de las pinturas blancas añaden NP de dióxido de titanio (TiO2), que se liberan de las fachadas pintadas en invierno. Muchos organismos modelo, incluida la pulga de agua de los crustáceos (Dapnia magna), han mostrado efectos adversos tras la exposición a NP de TiO2.

El efecto tóxico de las NP de TiO2 se ve potenciado por efectos sinérgicos con otros compuestos como los iones de cadmio y zinc, la benzofenona y los parabenos cuando son absorbidos por el organismo.

Las NP son absorbidas por varios organismos, principalmente mediante adsorción en sus superficies y absorción. Esto conduce a la bioacumulación y biomagnificación de NP en numerosos organismos.

Varios estudios in vivo e in vitro han demostrado que las NP inducen inflamación, producen especies reactivas de oxígeno (ROS) y son citotóxicas. Por tanto, es imperativo determinar el efecto de los compuestos contenidos en las pinturas en emulsión sobre los organismos.

El efecto de los polímeros disueltos en pinturas no ha sido evaluado porque no son tóxicos debido a la longitud de su cadena.

Sobre estudiar

uno reciente Ecotoxicología y seguridad ambiental. El estudio analizó la composición de la pintura y sus propiedades biológicas, ya que las pinturas liberan polímeros y partículas al medio ambiente. Algunos de los componentes comunes de las pinturas incluyen NP inorgánicas y poliméricas, polímeros disueltos y MP de óxido metálico.

El estudio actual evaluó el efecto de cada fracción de color a nivel celular utilizando fibroblastos murinos como las células L929 y D. magna, que es un indicador común de toxicidad ambiental. Para determinar el efecto de las fracciones de color, los dos organismos antes mencionados se expusieron a diferentes concentraciones de fracciones de color. También se evaluaron las funciones metabólicas celulares y la inmovilidad de D. magna.

Se eligieron dos colores de pared (color 1 y color 2) como posibles representantes para aplicaciones domésticas. El color 1 se utilizó para pintar paredes, mientras que el color 2, que tenía una propiedad reducida de goteo, se utilizó para pintar techos. Estas pinturas se seleccionaron en función de sus componentes, que incluían TiO2, dióxido de silicio, carbonato de calcio (CaCO3) y poliacrilatos, todos los cuales están comúnmente presentes en la mayoría de las pinturas.

Resultados del estudio

El potencial zeta indicó estabilidad coloidal y su posible interacción con el sistema biológico. Los componentes del barniz 1 mostraron un potencial zeta negativo en todos los valores de pH ensayados.

Además, se observó inestabilidad coloidal a pH 3 con potencial zeta de -5 mV. El aumento de la concentración de sal también aumentó la inestabilidad coloidal.

Las NP con un diámetro promedio de 98 nm mostraron estabilidad coloidal. El potencial zeta del color 2 era comparable al del color 1.

Los niveles de toxicidad asociados con las fracciones de color se determinaron utilizando el modelo de D. magna. Este experimento, utilizando ambos colores de forma independiente, encontró que la concentración efectiva media (CE50) de los colores podía inmovilizar el 50% de D. magna cuando se exponen continuamente durante 48 horas.

Además, se han informado de los efectos adversos de los poliacrilatos en los organismos. El copolímero disuelto de color 2 se acumuló en el intestino de la dafnia, lo que podría provocar una obstrucción intestinal.

Este hallazgo sugiere fuertemente la posible exposición tóxica de organismos marinos a polímeros disueltos.

Además, los componentes del color 1 se adsorbieron en la cáscara de D. magna.

Un ensayo de proliferación de células MTT utilizando fibroblastos murinos mostró la actividad metabólica de las células expuestas a fragmentos de tinte, demostrando su vitalidad. Por el contrario, la viabilidad de las células L929 estuvo fuertemente influenciada por componentes de colores a nanoescala con potenciales zeta moderados.

Conclusiones

El experimento in vivo mostró que los polímeros disueltos afectaban significativamente a D. magna. La exposición a CaCO3 y TiO2 NP resultó en una disminución de la viabilidad celular.

También se observó una reducción significativa en la actividad metabólica de las células L929 expuestas a óxidos metálicos y NP plásticas.

En conjunto, las pinturas en emulsión pueden provocar diferentes reacciones biológicas en organismos y células. En el futuro, se desarrollarán formulaciones de pintura innovadoras para reducir su impacto negativo en el medio ambiente.

Referencia:

• Müller, KA, Brehm, J., Völkl, M., et al. (2022) Abgrenzung biologischer Wirkungen primärer Nanokunststoffe von Zusatzstoffen in Dispersionsfarben. Ökotoxikologie und Umweltsicherheit 242. doi:10.1016/j.ecoenv.2022.113877

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