Under de senaste två decennierna, nanotekniken har förbättrat många av de produkter vi använder varje dag, från mikroelektronik till solskyddsmedel. Nanopartiklar (partiklar som bara är några hundra atomer stora) hamnar i tonvis i miljön, men forskarna är fortfarande oklara om de långsiktiga effekterna av dessa supersmå nanopartiklar.

I en första studie i sitt slag, forskare har visat att nanopartiklar kan ha en större påverkan på miljön än man tidigare trott. Forskningen är publicerad i Kemivetenskap , en peer-reviewed tidskrift av Royal Society of Chemistry.

Forskare från National Science Foundation Center for Sustainable Nanotechnology, ledd av forskare vid University of Minnesota, fann att en vanlig, icke-sjukdomsframkallande bakterier som finns i miljön, kallas Shewanella oneidensis MR-1, utvecklat snabbt motstånd när de upprepade gånger utsatts för nanopartiklar som används för att tillverka litiumjonbatterier, de laddningsbara batterierna som används i bärbar elektronik och elfordon. Resistens är när bakterierna kan överleva vid allt större mängder av materialen, vilket innebär att bakteriernas grundläggande biokemi och biologi förändras.

"Vid många gånger genom historien, material och kemikalier som asbest eller DDT har inte testats noggrant och har orsakat stora problem i vår miljö, sa Erin Carlson, en kemidocent vid University of Minnesota vid Universitys College of Science and Engineering och huvudförfattaren till studien. "Vi vet inte att de här resultaten är så hemska, men den här studien är ett varningstecken på att vi måste vara försiktiga med alla dessa nya material, och att de dramatiskt kan förändra vad som händer i vår miljö."

Carlson sa att resultaten av den här studien är ovanliga, för när vi pratar om bakteriell resistens beror det vanligtvis på att vi har behandlat bakterierna med antibiotika. Bakterierna blir resistenta för att vi försöker döda dem, Hon sa. I detta fall, nanopartiklarna som används i litiumjonbatterier gjordes aldrig för att döda bakterier.

Detta är den första rapporten om icke-antibakteriella nanopartiklar som orsakar resistens hos bakterier.

Förr, många studier på området exponerade bakterier för en stor dos av nanopartiklar och observerade om bakterierna dog. Denna studie var annorlunda eftersom den tittade på vad som händer under en längre tidsperiod för att testa hur bakterierna kan anpassa sig över flera generationer när de ständigt exponeras för nanopartiklarna. Bakterierna kunde helt klart ta högre och högre doser av dessa material med tiden utan att dö.

"Även om en nanopartikel kanske inte är giftig för en mikrob, det kan fortfarande vara farligt, sa Stephanie Mitchell, en kemidoktorand vid University of Minnesota och ledande doktorand i denna studie.

Carlson varnar för att resultaten av denna studie går långt utöver bara bakterier.

"Denna forskning är mycket viktig för människor eftersom bakterier är vanliga i våra sjöar och mark där det finns en känslig balans av organismer. Andra organismer livnär sig på dessa mikrober och det kan ha en stor effekt uppåt i näringskedjan eller så kan dessa resistenta bakterier ha andra effekter som vi inte ens kan förutse just nu."

Carlson sa att forskarna kommer att fortsätta uppföljningsstudier för att fastställa effekterna av andra mänskligt tillverkade nanomaterial på andra organismer i miljön och de långsiktiga effekterna.

"Forskning som både främjar teknik och upprätthåller vår miljö är en prioritet för Division of Chemistry, sa Michelle Bushey, programdirektör för programmet Chemical Centers for Innovation på National Science Foundation. "Det här arbetet avslöjar outforskade och långsiktiga effekter som vissa nanopartiklar har på de levande organismerna runt omkring oss. Denna upptäckt vid gränssnittet kemi-biologi är ett första steg mot att utveckla nya hållbara material och metoder, samt att ge grunden för möjliga saneringsstrategier."