Impacto de nanomateriais orgânicos na estrutura da comunidade microbiana do solo

Mestrado em Toxicologia e EcotoxicologiaA nanotecnologia é uma indústria em rápido desenvolvimento com um papel cada vez mais preponderante na sociedade, o que significa que a libertação de nanomateriais no ambiente é inevitável. Neste tipo de indústria os materiais são produzidos ou modificados a uma escala nanométrica (1-100nm), exibindo novas propriedades e diversas aplicações em áreas como a biomedicina, electrónica e ambiente. Os benefícios dos nanomateriais são potencialmente enormes, mas pouco se sabe sobre a toxicidade ambiental destes produtos existindo uma crescente preocupação sobre os potenciais riscos para os ecossistemas e para a saúde humana. Até ao momento, a maioria dos estudos foram feitos em organismos aquáticos, utilizando apenas alguns tipos de nanomateriais. Um dos principais receptores dos nanomateriais no ambiente será o solo e os sedimentos, e claramente, o impacto destes produtos sobre a diversidade estrutural das comunidades microbianas do solo deve ser abordada, dada a importância das mesmas para a manutenção das funções deste compartimento. Assim, o objectivo do presente estudo foi, pela primeira vez, avaliar o efeito de uma vasta gama de nanomateriais orgânicos e inorgânicos sobre comunidades microbianas do solo. Para o efeito foi levado a cabo um desenho experimental em laboratório, em sistema de microcosmos. O solo utilizado no presente trabalho foi o solo artificial OCDE, que foi contaminado com os seguintes nanomateriais: carboxi metil celulose- CMC, carboxi metil celulose hidrofobicamente modificado- HM-CMC, polietilglicol hidrofobicamente modificado- HM-PEG, dodecil sulfato de sódio/brometo de didodecil dimetilamónio- SDS/DDAB, monolina/oleato de sódio-Mo/NaO, óxido de titânio- TiO2, silicato de titânio-TiSiO4, LumidotTM-CdSe/ZnS, nanopartículas de ouro e o composto metálico Fe/Co em tolueno, estabilizado num líquido de castanha de acaju; utilizámos também como controlo solo humedecido com água desionizada e com dimetil sulfóxido (DMSO). As amostras foram incubadas em condições laboratoriais controladas durante um período de 30 dias. O impacto sobre a estrutura da comunidade foi avaliado através da Reacção em Cadeia da Polimerase – Electroforese em gel de gradiente desnaturante (PCR-DGGE), após a extracção do DNA genómico total. Os fingerprints moleculares da comunidade foram estatisticamente analisados e os resultados mostram que a introdução de todos os nanomateriais testados afectou significativamente a diversidade estrutural da comunidade bacteriana do solo, sendo as nanopartículas ouro, TiO2, CMC, HM-CMC, HM-PEG, e SDS aqueles que produziram efeitos significativamente mais elevados sobre a comunidade bacteriana. Estes resultados sugerem que uma ampla gama de nanomateriais representam um novo risco para as comunidades microbianas do solo. Mais estudos precisam ser realizados para compreender a forma como as comunidades microbianas do solo em ambientes naturais serão afectadas. ABSTRACT: Nanotechnology is a fast-developing industry with an increasing role in the society which means that the release of nanomaterials to the environment is inevitable. In this industry materials are modified or generated at the nanometer scale (1-100nm) displaying novel properties that have diverse applications in fields like biomedical, electronics and environment. The benefits of nanomaterials are potentially enormous but little is known about the environmental toxicity of nanotechnological products and many concerns have been raised about their potential risks. To date, most of the studies were made on aquatic organisms and using only a few types of nanomaterials. One of the main environmental receptor of nanomaterials will be the soil and the sediments and, clearly, the impact of these products on structural diversity of soil microbial communities must be addressed. The effects of nanomaterials in this community must be assessed since microorganisms play a key role in the environment, maintaining soil health, ecosystem production and function. The objective of this study, for the first time, was to evaluate the effect of a wide range of organic and inorganic nanomaterials on soil microbial communities. It was investigated in a microcosms experiment by independent cultivation analysis. The soil used in this experiment was the artificial OECD soil that was spiked with the following nanomaterials: carboxyl-methyl-cellulose-CMC, hydrophobically modified CMC-HM-CMC, hydrophobically modified polyethylglycol-HM-PEG, sodium dodecyl sulphate/didodecyl dimethylammonium bromide-SDS/DDAB, monoolein/sodium oelate-Mo/NaO, titanium oxide-TiO2, silicon titanium-TiSiO4, LumidotTM-CdSe/ZnS, gold nanorods and the Fe/Co magnetic fluid in toluene stabilized with cashew nut shell liquid; and we also used a control, soil with deionized water. The samples were incubated under controlled laboratorial conditions during a period of 30 days. The impact on community structure was evaluated using Polymerase Chain Reaction - Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (PCR-DGGE), after extraction of total genomic DNA. Molecular community fingerprints were statistically analyzed and the results show that the introduction of all nanomaterials tested significantly affected the structural diversity of the bacterial communities, being gold nanorods, TiO2, CMC, HM-CMC, HM-PEG, and SDS those that have the highest effect on bacterial communities. These results suggest that a broad range of nanomaterials represent a new risk to soil microbial communities. Further studies need to be carried out to understand how soil microbial communities in natural soils will be affected and its necessary take some steps to diminish the damaging effect of nanomaterials