Avaliação ecogenotoxicológica de nanopartículas de óxido de zinco (NPs-ZnO) não dopadas e dopadas com níquel (Ni) no peixe nativo Rhamdia quelen

Abstract

Resumo: As nanopartículas de óxido de zinco (NPs-ZnO) são bons semicondutores utilizados na fabricação de sensores eletrônicos, painéis fotovoltaicos e transdutores, tendo sido empregadas, mais recentemente também, na remediação ambiental e na medicina. As NPs-ZnO têm sido testadas in natura e com diferentes agentes dopantes, visando o combate a microrganismos, e oferecendo uma possibilidade de substituição aos antibióticos atuais. Desta maneira, essas nanopartículas em diferentes estados teriam aplicações futuras para o tratamento de infecções de origem bacterianas. Porém em consequência da alta empregabilidade e produção deste nanomaterial devemos estar alertas quanto a sua periculosidade a sistemas naturais. Estudos já apontam que as NPs-ZnO podem desencadear danos a diferentes organismos, sendo esta toxicidade altamente relacionada com os meios de produção, mecanismo de contaminação e a natureza dos sistemas-teste. Portanto, se fazem necessários estudos ecotoxicologicos que avaliem os reais impactos destas nanopartículas. A realização de estudos de ecogenotoxicidade com espécies nativas é importante pois são elas que estão presentes em nossos ambientes naturais. Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos da toxicidade aguda de NPs-ZnO não dopadas e dopadas com níquel em diferentes tecidos de um peixe neotropical. Para tanto, foi utilizada a espécie Rhamdia quelen (jundiá) que é um peixe endêmico da América do Sul e muito utilizado na piscicultura. As concentrações das NPs-ZnO não dopadas e dopadas com níquel (0.4, 4, e 40 mg. L-1), utilizadas para os testes ecogenotoxicológicos apresentam ação antimicrobiana contra bactérias gramnegativas e gram-positivas. Desta forma foram testadas em bioensaio hídrico de 96h, semi-estático, para avaliação da toxicidade foram utilizados biomarcadores genéticos como ensaio cometa e teste do Microcúcleo Pisceo, e bioquímicos como lipoperoxidação (LPO), superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa-Stransferase (GST) e acetilcolinesterase (AChE). Os resultados dos biomarcadores genéticos mostram que nenhuma das nanopartículas gerou efeitos mutagênicos. No entanto, ZnO-NPs (Ni) produziram efeitos genotóxicos no sangue, cérebro, fígado e brânquias de R. quelen. Além disso, a atividade das enzimas SOD e GST no fígado e brânquias apresentou alteração para as concentrações de NPs-ZnO 0.4 e 4, mg. L-1. Não houve alterações na atividade de CAT, AChE e LPO.

Abstract: Zinc oxide nanoparticles (ZnO-NPs) are good semiconductors used to manufacture electronic sensors, photovoltaic panels, and transducers. They have been used, more recently, in environmental remediation and medicine. ZnO-NPs have been tested in nature and with different doping agents, aiming to combat microorganisms and offering the possibility of replacing current antibiotics. In this way, these nanoparticles in different states would have future applications for treating infections of bacterial origin. However, due to this nanomaterial's high employability and production, we must be alert to its danger to natural systems. Studies already indicate that ZnO-NPs can cause damage to different organisms, with this toxicity being highly related to the means of production, contamination mechanism, and nature of the test systems. Therefore, ecotoxicological studies are necessary to evaluate the real impacts of these nanoparticles. Carrying out ecogenotoxicity studies with native species is important because they are present in our natural environments. This work aimed to evaluate the effects of the acute toxicity of undoped and nickel-doped ZnONPs in different tissues of neotropical fish. To this end, the species Rhamdia quelen (jundiá), a fish endemic to South America, was widely used in fish farming. The concentrations of ZnO-NPs (0.4, 4, and 40 mg. L-1), used for ecogenotoxicological tests, show antimicrobial action against gram-negative and gram-positive bacteria. In this way, they were tested in a 96-hour, semi-static water bioassay. To evaluate the toxicity of ZnO-NPs, genetic biomarkers were used, such as the comet assay and the Piscean Micronucleus test, and biochemicals such as lipoperoxidation (LPO), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione-S-transferase (GST), and acetylcholinesterase (AChE). The genetic biomarker results show that none of the nanoparticles generated mutagenic effects. However, ZnO-NPs (Ni) produced genotoxic effects in the blood, brain, liver, and gills of R. quelen. Furthermore, the activity of SOD and GST enzymes in the liver and gills showed changes for ZnO-NPs concentrations of 0.4 and 4 mg. L-1. There were no changes in CAT, AChE, and LPO activity.