Evaluación Ecotoxicológica de Nanopartículas de Al2O3 en dos modelos in vivo

Abstract

En este trabajo se sintetizaron NP de alúmina controlando su morfología y propiedades mediante, utilizando diferentes relaciones molares de alcóxido:agua (1:1.5, 1:2.5 y 1:3.5) y glicerol como aditivo para optimizar sus propiedades y evaluar su efecto en la toxicidad de las NP. Se empleó tri-sec butóxido de aluminio como precursor del metal y HNO3 como catalizador de síntesis. Los polvos secos se calcinaron a 600 °C, 2°C/min durante 2 h y se caracterizaron con diferentes técnicas: infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), difracción de rayos X (XRD), dispersión de luz electroforética (ELS), dispersión de luz dinámica (DLS), fisisorción de nitrógeno y microscopía electrónica de barrido (SEM). Los ensayos de toxicidad aguda se llevaron a cabo con los modelos biológicos Artemia salina y Eisenia foetida para evaluar la ecotoxicidad de las NP. Los tres nanomateriales (1:1.5, 1:2.5 y 1:3.5) presentaron la fase cristalina gamma-alúmina, y los tamaños de cristalito calculados con la ecuación de Scherrer fueron de 57, 59 y 56 nm, mientras que el tamaño hidrodinámico en agua fue de 515, 1743 y 145 nm, respectivamente. El potencial zeta a pH 7, fue de +12.9 mV y + 9.24 mV para la síntesis 1:1.5 y 1:2.5 y -5.27 mV para la síntesis con la mayor proporción de agua (1:3.5). La modificación de las relaciones molares tuvo un efecto en las propiedades texturales del material y la mesoporosidad de la superficie. Los valores del área superficial específica, determinada mediante el método Brunauer-Emmett Teller (BET), fueron 266, 218 y 222 m²/g para las distintas muestras, mientra los tamaños promedio de poro oscilaron entre 5.6 y 7.9 nm. Para evaluar la toxicidad, se expusieron nauplios de Artemia salina durante 48 h a diferentes concentraciones de nanopartículas (125, 100, 75, 50 y 25 mg/L), junto con su respectivo control y dicromato de potasio como tóxico de referencia. La exposición a las diferentes nanopartículas mostró una baja toxicidad, con valores de CL50 muy cercanos entre sí de 185.85, 144.95 y 174.65 mg/L para las relaciones molares 1:1.5, 1:2.5 y 1:3.5, respectivamente, sin diferencias estadísticas significativas entre ellas (p> 0.05), pero con diferencias significativas respecto al K2Cr2O7, con un CL50 de 9.9 mg/L. Este bajo nivel de toxicidad fue confirmado mediante el marcador fluorescente naranja de acridina, donde se observó una fluorescencia verde opaca en los nauplios expuestos indicando el bajo daño celular. En contraste, los nauplios expuestos al K2Cr2O7 mostraron una fluorescencia verde intensa, lo que confirma los severos daños celulares, probablemente causados por necrosis o apoptosis avanzada, lo que explica el alto número de nauplios muertos. Los ensayos con el modelo de Eisenia foetida, también confirma la baja toxicidad de las NP, ya que no se registraron muertes durante los 14 días de exposición a las diferentes concentraciones de las NP con respecto al tóxico cloroacetamida. El análisis de la pérdida de peso de las lombrices revelo que existen diferencia significativas (p≤ 0.05), entre la síntesis y la concentraciones, siendo la síntesis con mayor relación molar de agua 1:3.5 la que muestra un menor efecto en la pérdida de peso de las lombrices, lo que sugiere que las propiedades fisicoquímicas, específicamente la superficie específica, el volumen de poro, y el potencial zeta negativo, están directamente relacionadas con la baja toxicidad observada en Eisenia foetida.