"As duas outras formas de expressar a dose são o número de partículas e a superfície total que expressam," afirma o Dr. Emmanuel Flahaut, diretor de Investigação do CNRS no Centro Interuniversitário de Pesquisa e Engenharia de Materiais (CIRIMAT), da Universidade Paul Sabatier em Toulouse. "Ambos os parâmetro são a priori muito mais relevantes em termos de impacto biológico. No entanto, nossos resultados mostram que a área de superfície leva a melhor correlação quando se trata da comparação de diferentes nanopartículas. Aconselhamos utilizar esta métrica no trabalho futuro do campo, o que vai permitir uma comparação muito mais relevante dos resultados de um grupo para outro.”
No novo trabalho, Flahaut e seus colaboradores mostram que a abordagem usual com base nas concentrações de massa não consegue comparar a toxicidade de diferentes nanopartículas de carbono engenheiradas (C-PN).
Eles relataram suas descobertas na edição online da revista Nano Letters ("Surface Area of Carbon Nanoparticles: A Dose Metric for a More Realistic Ecotoxicological Assessment") de 28 de abril de 2016.
O resultado mais importante deste trabalho é que os investigadores demonstraram que a área de superfície pode ser utilizada como uma métrica relevante para comparar a toxicidade de diferentes tipos de nanopartículas de carbono. Mas, mais importante ainda, pela primeira vez, a superfície pode até mesmo a priori também ser utilizada como critério de previsão da toxicidade - pelo menos nas condições experimentais da equipe - de nanopartículas de carbono, que vão desde 0D a 2D.
Para este estudo, os cientistas usaram quatro tipos diferentes de C-NPs: algumas camadas de grafeno (FLG, 2D); nanodiamantes (NDs, 0D); nanotubos de carbono de parede dupla (DWCNTs, 1D); e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs, 1D).
Eles monitoraram e compararam a inibição do crescimento de larvas laevis Xenopus após exposição in vivo a todas as diferentes nanopartículas de carbono durante 12 dias, utilizando diferentes doses métricas.
Mesmo com diferentes características físico-químicas C-NP (isto é, estrutura e morfologia), a equipe verificou que a inibição do crescimento depende em grande parte da área de superfície.
"Uma caracterização completa de nanopartículas deve ser fornecida em cada estudo ecotoxicológica, a fim de permitir a comparação de toxicidade de C-NP, o que deve ser feito com base na área de superfície em vez de concentração em peso, uma vez que esse é geralmente o caso," diz Flahaut. "A utilização dessa métrica ajudaria na definição de uma estratégia de avaliação de risco mais realista para as nanopartículas à base de carbono no ambiente aquático."
A ideia de investigar diferentes métricas para expressar resultados de resposta-dose não é novo no campo. No entanto, esta é a primeira vez que uma demonstração clara é feita a partir da a comparação de diferentes nanopartículas de carbono com diferentes geometrias, evidenciando que este resultado pode ser generalizado.
"A motivação para este estudo veio do nosso trabalho anterior, que consistiu em lidar com o impacto ambiental dos diferentes tipos de nanotubos de carbono quando percebemos que era impossível realmente comparar nossos próprios resultados com base na concentração de peso", observa Flahaut. (Ver: 2D Materials, "Examining the impact of multi-layer graphene using cellular and amphibian models" and Toxicological & Environmental Chemistry, "International standardized procedures for in vivo evaluation of multi-walled carbon nanotube toxicity in water").
"Esperamos que a partir de agora se tenha uma maior relevância para comparação dos resultados publicados por diferentes grupos se os pesquisadores agora fizerem a caracterização necessária a fim de expressar os seus resultados na comparação da superfície em vez de do peso", diz Flahaut.
Estes resultados também podem ser úteis para os investigadores que trabalhem, por exemplo, no domínio dos materiais nanocompósitos, porque as interfaces entre um nanomaterial de enchimento e a matriz sempre desempenham um papel crucial. Tendo em conta a superfície de interação entre a matriz e a carga, em vez de apenas pensar em termos de peso ou relação de volume, pode levar a abordagens interessantes para análise de dados.
Essa abordagem pode ajudar na re-análise do trabalho antes e dá indicações para futuras pesquisas no campo. A equipe de Flahaut, em colaboração com a ECOLAB, por exemplo, está atualmente investigando a influência de funcionalização da superfície para a ecotoxicidade, uma vez que modificar a interface com a água também deve ter consequências muito importantes.
A interação entre as nanopartículas e as células ou tecidos em maior escala é largamente controlada pelo que ocorre na interface, isto é, nas superfícies. No entanto, a natureza exata desta superfície é bastante difícil de avaliar porque muitas biomoléculas, tais como proteínas, mas também sais presentes na água, tendem a se acumularse muito rapidamente e muitas vezes de uma forma bastante dinâmica.
"Estamos agora trabalhando sobre a influência da funcionalização da superfície para a ecotoxicidade, a fim de melhorar a compreensão do que está ocorrendo na interface e para verificar se as nossas conclusões são verdadeiramente gerais ou se algumas limitações se aplicam", afirma Flahaut ao descrever o trabalho atual da equipe.
Fonte: NanoWerk