Gutachten zur Umweltbiologie

Untersuchung der Aufnahme und einiger subzellulärer Effekte künstlich hergestellter Goethit-Nanopartikel auf Lumbriculus variegatus

Julián Gigena, María L. Martínez, Gonzalo M. Zbihlei, Patricia Bozzano, Paula R. Alonso, Adriana C. Cochón und Noemí R. Verrengia Guerrero

Untersuchung der Aufnahme und einiger subzellulärer Effekte künstlich hergestellter Goethit-Nanopartikel auf Lumbriculus variegatus

Die Ziele dieser Arbeit waren: 1) zu untersuchen, ob der Süßwasser-Oligochaet Lumbriculus variegatus nach akuter Exposition künstlich hergestellte Goethit-Nanopartikel (NPs) aufnimmt; 2) den Einfluss einer Huminsäurelösung (HA) auf die Aufnahme von NPs zu beurteilen; 3) die Wirkung dieser NPs auf verschiedene Biomarker im Zusammenhang mit der Entstehung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) zu untersuchen. Die NPs wurden mittels Transmissionselektronenmikroskopie analysiert. Zur Beurteilung der Aufnahme wurden die Tiere 48 Stunden lang 10 mg NPs pro L-1 ausgesetzt und dann für unterschiedlich lange Zeiträume (0; 4; 16 und 24 Stunden) gereinigt. Die Eisenkonzentrationen wurden mittels Atomabsorptionsspektrophotometrie gemessen. Die Biomarker-Parameter wurden bei Oligochaeten bestimmt, die 48 Stunden lang einer Suspension mit 10 mg NPs pro L-1 ausgesetzt waren, ohne gereinigt zu werden. 4 Stunden lang gereinigte Oligochaeten wiesen in ihrem gesamten Körpergewebe höhere Fe-Werte auf als Kontrollorganismen. Die Werte kehrten jedoch auf das Kontrollniveau zurück, wenn die Oligochaeten für Zeiträume von mehr als 16 Stunden gereinigt wurden. Dies legt nahe, dass die Organismen die NPs vorübergehend in ihren Verdauungstrakt aufnehmen und/oder sie oberflächlich adsorbieren, sie jedoch nicht absorbieren konnten. Expositionen für Zeiträume von mehr als 48 Stunden erhöhten die Fe-Körperbelastung nicht. Die Anwesenheit einer Huminsäurelösung von 20 mg/l verhinderte die Aufnahme der NPs. Mehrere Biomarkerparameter im Zusammenhang mit der Entstehung reaktiver Sauerstoffspezies wurden untersucht. Die Aktivität des Enzyms Superoxiddismutase und die Gesamtglutathionwerte waren bei Tieren, die den NPs 48 Stunden lang ausgesetzt waren, höher als bei Kontrolltieren. Die Katalaseaktivität und die Bestimmung der Gesamtfängerkapazität (TOSC-Test) wurden jedoch nicht verändert. Die Freisetzung hergestellter Nanomaterialien in die aquatische Umwelt kann einige subzelluläre Reaktionen hervorrufen, auch wenn die NPs nicht von den Organismen absorbiert werden.