Impacto de las sustancias húmicas, especies reactivas y la radiación solar sobre las propiedades físicas y químicas de nanomateriales y su interacción con biofilms

Abstract

El avance en el estudio de la materia en la escala nanométrica, con distintas propiedades que la fase masiva, y la innovación en generación de nuevos productos posibilitaron el desarrollo de la nanotecnología. La misma se insertó en la sociedad como una herramienta para solucionar inconvenientes en rubros tan disímiles como como medicina, cosmética, indumentaria, lubricación, catálisis, pinturas, construcción, agricultura, transporte, informática, electrónica, etc. Como consecuencia, la producción industrial de nanomateriales (NMs) ha crecido exponencialmente en los últimos años y, junto con ello, el descarte de estos nuevos tipos de desechos cuyo impacto ambiental se desconoce. Por ese motivo, es necesario estudiar las modificaciones que se llevan a cabo en los NMs cuando se produce la liberación de los mismos en el medio ambiente. Entre las posibles alteraciones podemos destacar los cambios de los estados de aglomeración, adsorción de materia orgánica, modificaciones de carga superficial y producción de especies reactivas. Estos cambios en las propiedades físicas y químicas de los NMs son factores determinantes a la hora de analizar la nanotoxicidad. A lo largo de este trabajo de tesis, se trabajó con distintos NMs que se han producido y aplicado industrialmente en los últimos años, debido a que sus propiedades confieren numerosas ventajas a la hora de desarrollar nuevos e innovadores productos. Se planteó como objetivo principal de este trabajo la evaluación del impacto ambiental de estos NMs, ya que no se conocen con certeza los daños y las modificaciones que éstos podrían ocasionar una vez que alcanzan el entorno natural. Se trabajó con nanopartículas de óxidos de metales (NP-OMe), en particular, nanopartículas de óxido de cinc (NP-ZnO) y de óxido de aluminio (NP-Al2O3) y nanotubos de carbono multicapa comerciales (MWCNT). En una primera instancia se evaluó la interacción de los NMs con medios acuosos salinos de composición similar a algunos efluentes naturales, con el objetivo de observar cambios en la capacidad de aglomeración, propiedades hidrodinámicas, carga superficial, entre otros, inducidos por la matriz inorgánica de las aguas naturales sobre los NMs desechados. También se evaluó la interacción con la materia orgánica disuelta (MOD), estudiando los procesos de adsorción de ácidos húmicos (AH) que se llevan a cabo en la superficie del nanomaterial. Por otra parte, la irradiación con fuentes de luz con longitud de onda monocromática permitió obtener un panorama más completo de los cambios fisicoquímicos que sufren los NMs cuando se encuentran suspendidos en solución y reciben dicha radiación. Finalmente, con el objetivo de evaluar la toxicidad, tanto de los materiales prístinos como los modificados por las condiciones anteriormente nombradas, se realizaron estudios utilizando el microorganismo modelo Pseudomonas aeruginosa, tanto en estadío de libre flotación como formando biopelículas. En el caso de los MWCNT, dada la complejidad de la muestra, se estudiaron todas las modificaciones llevadas a cabo por interacción con la MOD y fuentes lumínicas de distinto tipo, lo que permitió conocer en mayor detalle los procesos que dan lugar a los diversos cambios que se generan en el NM e impactan en un entorno medioambiental. Todos los resultados indican que existe una modificación muy importante cuando se descartan NMs al medio ambiente. Estas modificaciones dependen de la presencia o ausencia de MOD, de la fuerza iónica y del tipo de irradiación a la que está sujeto el sistema. Además, los resultados en cultivos bacterianos son dependientes de las modificaciones descriptas anteriormente, así como de la forma de vida del microorganismo. Se observaron modificaciones en la viabilidad, en el tamaño las bacterias y en su proceso de adhesión, incluyendo la producción de material polimérico extracelular, que dependieron del NM evaluado. Los ensayos realizados permitieron concluir que el impacto ambiental de un NM es un proceso complejo resultante de analizar las distintas combinaciones de las variantes y modificaciones que pueden darse en el medioambiente y que impactan directa o indirectamente en el ecosistema