Las nanopartículas (NP) se utilizan ampliamente para reducir la contaminación ambiental al degradar o neutralizar sustancias químicas nocivas en el suelo y el agua, liberadas por actividades industriales y agrícolas. Sin embargo, estas NP pueden ser consumidas por organismos y transferidas a través de la cadena alimentaria, causando toxicidad.

Para mitigar este problema, un equipo de investigación de la Universidad de Okayama, liderado por el profesor Masazumi Fujiwara y la profesora asistente Yajuan Zou, desarrolló un recubrimiento de polímero que previene la ecotoxicidad de las NP. Este recubrimiento modifica la química de la superficie y la carga eléctrica de las NP, introduciendo grupos hidrofílicos que crean una barrera impidiendo la unión a moléculas biológicas y superficies celulares.

Las NP con carga positiva tienden a acumularse más en los organismos debido a su atracción por superficies celulares cargadas negativamente. No obstante, estudios recientes indican que las NP con carga negativa pueden acumularse incluso más. En un estudio publicado en la revista Chemosphere el 7 de mayo de 2024, los investigadores desarrollaron un recubrimiento de poliglicerol (PG) con grupos cargados negativamente aplicado a NP de óxido de hierro (ION). Este recubrimiento redujo eficazmente la acumulación de partículas de óxido de hierro en el nematodo Caenorhabditis elegans, un organismo modelo en química ambiental.

El estudio, coautoría del Dr. Fujiwara, el Dr. Zou, y otros investigadores de diversas universidades japonesas, demostró que el recubrimiento de PG era eficaz para reducir la acumulación y la translocación de ION en C. elegans, mejorando así la capacidad reproductiva y la tasa de supervivencia de los nematodos. Se aplicó el recubrimiento de PG a ION de diferentes tamaños (20 nm, 100 nm y 200 nm) y se evaluó su eficacia. Los nematodos expuestos a ION-PG mostraron niveles más bajos de NP en sus cuerpos en comparación con el grupo de control expuesto a NP sin recubrimiento.

Además, los investigadores evaluaron el impacto de la carga de las NP en su biodisponibilidad, introduciendo grupos amino cargados positivamente y grupos carboxilo y sulfato cargados negativamente en el ION-PG. Las partículas cargadas negativamente pasaron a través del gusano más fácilmente debido a la repulsión electrostática con la superficie celular cargada negativamente.

El recubrimiento de PG mitigó la toxicidad asociada con ION-PG, resultando en mejoras en la capacidad reproductiva y la esperanza de vida de los nematodos expuestos a NP recubiertas. Este recubrimiento también se puede aplicar a otras NP, como el óxido de grafeno y el dióxido de titanio, utilizadas en la remediación ambiental.

Este avance es prometedor para abordar los desafíos ambientales y se alinea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas, en particular el Objetivo 3 (buena salud y bienestar) y los Objetivos 14 y 15 (conservación del agua y la tierra).