Estudi de la toxicitat de nano-partícules en els rius utilitzant Hydropsyche exocellata (O. Trichoptera) com a organisme model

Abstract

Les nano-partícules manufacturades (Enginereed Nanoparticles; ENPs) representen un estat intermedi de la matèria amb importants aplicacions innovadores degut a les seves propietats físiques i químiques en aquests nivells de la matèria i la seva capacitat de reaccionar amb importants biomolècules. Actualment, la indústria nano-tecnològica treballa per a diversos camps com per exemple la medicina, la indústria farmacèutica, la fabricació de tecnologies electròniques, etc. El problema recau en que els residus generats d’aquesta indústria podrien acabar als rius donat que no hi ha un tractament específic per a les ENPs a les plantes de tractament d’aigües residuals i la informació sobre els efectes que poden provocar als organismes aquàtics és escassa. Per aquest motiu, l’objectiu d’aquest Treball de Fi de Grau ha estat el d’avaluar els efectes que produeix la nano-partícula de diòxid de titani (Nanosized Titanium Dioxide; nTiO2) sobre una població de larves aquàtiques de l’espècie de tricòpter Hydropsyche exocellata. En l’experiment dut a terme es va exposar una població de H. exocellata a diversos tractaments de nTiO2 (control; 0,5; 1,0; 5; 10 i 50 mg/l) durant 2 setmanes. Els individus sotmesos a una concentració de 50 mg/l de nTiO2 es van mostrar significativament més estressats que la població del tractament control, que es va traduir en un augment en la locomoció per ventilar les seves brànquies i en un augment de la peroxidació lipídica que podria indicar estrès oxidatiu a nivell cel·lular per la capacitat del nTiO2 de produir espècies químiques reactives de l’oxigen (Reactive Oxygen Species; ROS). El temps d’exposició també va provocar un efecte d’estrès sobre la població de H. exocellata donat que els individus es van trobar significativament més estressats al cap de 2 setmanes d’experiment. Altrament, la mortalitat més elevada es va produir en el tractament de 50 mg/l de nTiO2 amb un 55,56% dels individus morts, el que podria significar que hem trobat concentracions òptimes per H. exocellata i que es trobarien per sota d’aquests 50 mg/l. Finalment, concloem que una concentració de 50 mg/l de nTiO2 podria provocar un efecte tòxic a l’espècie H. exocellata, que inclús concentracions més petites podrien ser tòxiques per altres espècies d’invertebrats aquàtics més sensibles a la contaminació, així que es necessita una normativa que proposi concentracions límit de ENPs i processos per eliminar-les en les plantes de tractament d’aigües residuals per protegir la biodiversitat aquàtica.

Enginereed nanoparticles (ENPs) represent an intermediate state of matter with important innovative applications due to its physical and chemical properties at this level of matter and their ability to react with important biomolecules. Nowadays, the nanotechnology industry is working in different fields as medicine, pharmaceutical industry, electronics, etc. The main problem is based on waste productions from this industry, which could reach to the aquatic environment of rivers because there is currently no special treatment to remove the ENPs from water and there is a lack of knowlegde about how will affect the ENPs to the aquatic organisms. For this reason, the aim of this present work was to assess the effects of the Nanosized Titanium Dioxide (nTiO2) on a population of the caddisfly larvae Hydropsyche exocellata (O. Trichoptera). In this experiment, individuals were exposed to different concentrations of nTiO2 (control; 0,5; 1,0; 5; 10 and 50 mg/l) during 2 weeks. The larvae exposed to 50 mg/l of nTiO2 were significantly more stressed than the control treatment. This was related to an increase in locomotion in order to facilitate the O2 uptake to their gills, and an increased levels of lipid peroxidation that could indicate an oxidative stress at the cellular level because of the ability of the nTiO2 to generate Reactive Oxygen Species (ROS). Moreover, the treatment effect was time-dependent, with toxicity showing higher levels of stress after 2 weeks of experiment. At the same time, the highest mortality was observed in the 50 mg/l of nTiO2 treatment with a 55,56% of the dead individuals. This result could indicate that we found optimal concentrations for H. exocellata that could be placed below 50 mg/l of nTiO2.. Finally, we concluded that a concentration of 50 mg/l could trigger a toxic effect to the caddisfly larvae H. exocellata, even lower concentrations could be harmful to more suseptible aquatic species to contamination. So it is necessary a legislation that limits the concentrations of ENPs in the aquatic environment and processes to remove them in wastewater treatment plants to protect the aquatic biodiversity.