Renade enkelväggiga kolnanorör dispergerade i vatten främjade större växttillväxt (mitten) än den nanomaterialfria kontrollen (vänster) efter åtta dagar av ett experiment vid Rice University. Att mata växter med tetrahydrofuran med nanorören (höger) gav motsatt effekt, hämmar växttillväxten. Kredit:Pavan Raja/Rice University
Införandet av nanorör av renat kol verkar ha en gynnsam effekt på den tidiga tillväxten av vetegräs, enligt Rice University-forskare. Men i närvaro av föroreningar, samma nanorör kan göra stor skada.
Kemisten Andrew Barrons rislabb odlade vetegräs i en hydroponisk trädgård för att testa den potentiella toxiciteten hos nanopartiklar på växten. Till deras förvåning, de fann att en typ av partiklar spridda i vatten hjälpte växten att växa sig större och snabbare.
De misstänker att resultaten härrör från nanorörs naturliga hydrofoba (vattenundvikande) natur som i ett experiment uppenbarligen underlättade växternas ökade upptag av vatten.
Forskningen visas i tidskriften Royal Society of Chemistry Miljövetenskap:Nano .
Labbet monterade den småskaliga studien med vetskapen om att industriell produktion av nanorör oundvikligen kommer att leda till att de sprids vidare i miljön. Studien citerade snabb tillväxt på marknaden för nanopartiklar i läkemedel, kosmetisk, tyger, vattenfilter och militära vapen, med tusentals ton som produceras årligen.
Trots deras utbredda användning, Barron sa att få forskare har tittat på effekterna av miljömässiga nanopartiklar - vare sig de är naturliga eller konstgjorda - på växternas tillväxt.
Forskarna planterade vetegräsfrön i flera replikat i bomullsull och matade dem med dispersioner som innehöll råa enkelväggiga eller flerväggiga nanorör, renade enkelväggiga nanorör eller järnoxidnanopartiklar som efterliknade överbliven katalysator ofta fäst vid nanorör. Lösningarna var antingen vatten eller tetrahydrofuran (THF), ett industriellt lösningsmedel. Några av fröna matades med rent vatten eller THF som kontroll.
Rice University forskare testade effekterna av kolnanorör på tillväxten av vetegräs. Även om vissa inte visade någon effekt, renade enkelväggiga nanorör i vatten (5) förbättrade växternas tillväxt, medan samma nanorör i ett lösningsmedel (6) fördröjde deras utveckling. Bilderna till vänster visar växterna efter fyra dagar och till höger efter åtta dagar, med udda växter som växer i vatten och jämnar i ett lösningsmedel. Nummer 1 och 2 är kontroller utan nanorör; 3-4 innehåller obearbetade enkelväggiga rör; 5-6 renade enkelväggiga rör; 7-8 råa flerväggiga rör; 9-10 lågkoncentrerade järnoxidnanopartiklar och 11-12 högkoncentrationsjärnoxidnanopartiklar. Kredit:Barron Research Group/Rice University
Efter åtta dagar, planteringarna visade att renade enkelväggiga nanorör i vatten ökade groningshastigheten och skotttillväxten av vetegräs, som blev i genomsnitt 13 procent större än växter i vanligt vatten. Obehandlade enkel- och flerväggiga nanorör och partiklar i båda lösningarna hade liten effekt på växternas tillväxt, de hittade.
Dock, renade enkelväggiga nanorör i THF fördröjde växtutvecklingen med 45 procent jämfört med enkelväggiga nanorör i vatten, vilket tyder på att nanorören fungerar som en bärare för det giftiga ämnet.
Oron, Barron sa, är att om enkelväggiga nanorör kombineras med organiska föroreningar som bekämpningsmedel, industriella kemikalier eller lösningsmedel i miljön, de kan koncentrera och immobilisera toxiner och förbättra deras upptag av växter.
Ingenting sett i den begränsade studien visade om kolnanorör i miljön, och potentiellt i växter, kommer att stiga upp i näringskedjan och vara skadligt för människor, han sa.
Å andra sidan, forskarna sa att det kan vara värt att titta på om hydrofoba substrat som efterliknar de positiva effekter som observerats i enkelväggiga nanorör kan användas för högeffektiv kanalisering av vatten till frön.
"Vårt arbete bekräftar vikten av att tänka på nanomaterial som en del av ett system snarare isolerat, ", sa Barron. "Det är kombinationen med andra föreningar som är viktig att förstå."
