I experiment som efterliknar en naturlig miljö, Forskare från Duke University har visat att silvernanopartiklar som används i många konsumentprodukter kan ha en negativ effekt på växter och mikroorganismer.

Femtio dagar efter att forskare applicerade en enda låg dos av silvernanopartiklar, experimentmiljöerna producerade ungefär en tredjedel mindre biomassa i vissa växter och mikrober.

Dessa preliminära fynd är viktiga, forskarna sa, eftersom lite är känt om miljöeffekterna av silvernanopartiklar, som finns i textilier, Kläder, barnleksaker och nappar, desinfektionsmedel och tandkräm.

"Ingen vet riktigt vilka effekter dessa partiklar har i miljön, sa Benjamin Colman, en postdoktor vid Dukes biologiavdelning och medlem av Center for the Environmental Impplications of Nanotechnology (CEINT).

"Vi försöker komma med data som kan användas för att hjälpa tillsynsmyndigheter att fastställa riskerna för miljön från exponeringar för silvernanopartiklar, " sa Colman. CEINTs forskning finansieras av National Science Foundation och Environmental Protection Agency

Tidigare studier har involverat höga koncentrationer av nanopartiklar i en laboratoriemiljö, vilket forskarna påpekar, representerar inte "verkliga" förhållanden.

"Resultat från laboratoriestudier är svåra att extrapolera till ekosystem, där exponeringen sannolikt kommer att ske vid låga koncentrationer och det finns en mångfald av organismer, " sa Colman.

Silvernanopartiklar används i konsumentprodukter eftersom de kan döda bakterier, hämmar oönskade lukter. De fungerar genom en mängd olika mekanismer, inklusive generering av fria radikaler av syre som kan orsaka DNA-skador på mikrobiella membran utan att skada mänskliga celler.

Den huvudsakliga vägen genom vilken dessa partiklar kommer in i miljön är som en biprodukt från avloppsreningsverk. Nanopartiklarna är för små för att filtreras bort, så att de och andra material hamnar i det resulterande avloppsvattenreningsslammet, " som sedan sprids på markytan som gödningsmedel.

för sina studier, forskarna skapade mesokosmer, som är små, konstgjorda strukturer som innehåller olika växter och mikroorganismer avsedda att representera miljön. De applicerade slam med låga doser av silvernanopartiklar i några av mesokosmerna, jämförde sedan växter och mikroorganismer från behandlade och obehandlade mesokosmos efter 50 dagar.

Studien publicerades online den 27 februari i tidskriften PLOS One .

Forskarna fann att en av växterna som studerades, ett vanligt ettårigt gräs känt som Microstegium vimeneum, hade 32 procent mindre biomassa i mesokosmos som behandlats med nanopartiklarna. Mikrober påverkades också av nanopartiklarna, sa Colman. Ett enzym associerat med att hjälpa mikrober att hantera yttre påfrestningar var 52 procent mindre aktivt, medan ett annat enzym som hjälper till att reglera processer i cellen var 27 procent mindre aktivt. Mikrobernas totala biomassa var också 35 procent lägre, han sa.

"Våra fältstudier visar negativa reaktioner från växter och mikroorganismer efter en enda låg dos av silvernanopartiklar som appliceras av ett biosolid av avloppsvatten, ", sa Colman. "Uppskattningsvis 60 procent av de genomsnittliga 5,6 miljoner ton biosolider som produceras varje år appliceras på marken av olika anledningar, och denna praxis representerar en viktig och understuderad väg för exponering av naturliga ekosystem för konstruerade nanopartiklar."

"Våra resultat visar att silvernanopartiklar i biosolids, tillsatt i koncentrationer som kan förväntas, orsakade effekter på ekosystemnivå, " sa Colman. "Närmare bestämt, nanopartiklarna ledde till en ökning av lustgasflöden, förändringar i mikrobiella samhällens sammansättning, biomassa, och extracellulär enzymaktivitet, samt artspecifika effekter på ovanjordsvegetationen."

Forskarna planerar att fortsätta att studera långtidseffekter av silvernanopartiklar och att undersöka en annan allestädes närvarande nanopartikel – titandioxid.