Gutachten zur Umweltbiologie

Aquatische Ökotoxizitätseffekte von TiO2-Nanokristallen

Amine Mezni, Nesrine Ben Saber, Badreddine Sellami, Tariq Altalhi, Ali Aldalbahi, Adil A Gobouri und Leila Samia Smiri

Aquatische Ökotoxizitätseffekte von TiO2-Nanokristallen

In dieser Arbeit wird eine neue und einfache Methode zur Synthese von Titandioxid-Nanopartikeln (TiO2) (NPs) vorgestellt. Dieser neuartige Ansatz ermöglicht die Herstellung von Titandioxid-Nanopartikeln durch ein modifiziertes Solvothermalverfahren, bei dem Titan(IV)-butoxid als Titanvorläufer und Dimethylsulfoxid (DMSO) als Lösungsmittel verwendet werden. Die Struktur und Morphologie der TiO2-Nanopartikel wurden mittels Röntgenbeugung (XRD), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), energiedispersive Röntgenspektrometrie (EDX) und hochauflösender Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM) charakterisiert. Optische Absorptionsmessungen zeigten, dass die TiO2-Nanopartikel einen signifikanten UV-Absorptionspeak aufweisen, der im Vergleich zu dem von TiO2-Massenmaterial deutlich blauverschoben ist. Die Ergebnisse zeigten, dass monodisperse, quasi-sphärische TiO2-Nanopartikel (mit einer durchschnittlichen Größe von 11 nm) bestehend aus reiner Anatasphase gebildet wurden. Um die Umweltauswirkungen der neuen synthetisierten TiO2-NPs zu untersuchen, wurde der oxidative Stress bei Meeresmuscheln (Mytilus galloprovincialis) untersucht. In keiner der Behandlungsgruppen mit TiO2-Konzentrationsgradienten im Bereich von 0,1 bis 100 mg/l wurde eine nennenswerte Auswirkung auf die Verdauungsdrüse festgestellt. Der Gehalt des Superoxidanions, die Aktivität des antioxidativen Enzyms Superoxiddismutase (SOD) und das GSH/GSSG-Verhältnis zeigten in den Verdauungsdrüse aller behandelten Gruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe keine signifikanten Unterschiede. Bei hoher Konzentration (100 mg/l) wurden jedoch leichte Veränderungen an den Kiemen beobachtet. Diese Ergebnisse zeigten, dass das untersuchte TiO2 nach kurzfristiger Exposition bei hoher Konzentration offenbar nur eine geringe Toxizität auf Meeresmuscheln ausübt. Die hohe kristalline Qualität, zusammen mit dem einfachen Syntheseprozess und dem begrenzten Umweltrisiko, machen die neuen TiO2-Nanopartikel zu einem vielversprechenden Kandidaten für viele Anwendungen wie Optoelektronik und Wasserphotolyse zur Wasserstoffproduktion.