Основні шляхи деградації наночастинок металів
DOI:
https://doi.org/10.31548/biologiya13(3-4).2022.061Ключові слова:
наночастинки металів, біодеградація, розпад, біодоступність.Анотація
Швидкість розвитку нанотехнологій регулює виробництво препаратів у нанорозмірній формі, у тому числі наночастинок металів. В свою чергу, вони можуть потрапляти в сільськогосподарські угіддя різними шляхами. Отже, їх подальша роль в агроценозі є прерогативою сучасних досліджень. Тому, основним питанням на сьогодні залишається можливість руйнування продуктів нанотехнологій за рахунок як едафічних чинників так і продуктами метаболізму рослин та мікроорганізмів для уникнення їх накопичення у агрофітоценозах. Ця стаття представляє огляд, здебільшого зарубіжної літератури, для систематизації знань зі шляхів деградації, механізмів проникнення наночастинок у клітину та вплив на неї, їх подальшого транспортування по тканинам та взаємодії наночастинок металів з навколишнім середовищем, в агробіоценозах.
Фізикохімічні властивості наночастинок металів, (наприклад розмір, заряд, форма, покриття) та властивості ґрунту (наприклад рН, мінеральний склад, наявність органічних кислот та ін.) відіграють важливу роль у висвітленні питань розпаду, транспорту, мобільності та взаємодії нановмісних препаратів із ґрунтовими складовими.
Головна роль у формуванні основної більшості морфологічних особливостей наночастинок металів, які є основою нановмісних препаратів, відіграє метод їх синтезу. Серед багатьох існуючих, зокрема, перетворення в плазму речовини шляхом випаровування, осадження порошків з розчинів на підкладках, газофазний синтез та інші, був виділений метод електро-іскрового диспергування як найбільш сучасний та прогресивний, адже для детального аналізу ми маємо змогу вдосконалити процес синтезу нановмісних препаратів саме цим методом. За допомогою власного методу синтезу, регулюючи параметри нановмісних препаратів можна передбачити і уникнути потенційних ризиків використання нановмісних препаратів металів у фітоценозі та зменшити хімічне навантаження на грунт.
Отже, головна мета цього огляду - оцінити можливості наночастинок металів до деградації, описати передумови до біодеградації та підкреслити основні принципи використання таких властивостей в агропромисловому комплексі.
Посилання
Su, S., & Kang, P. M. (2020). Systemic Review of biodegradable nanomaterials in nanomedicine. Nanomaterials, 10(4), 656. doi:10.3390/nano10040656
Elemike, E., Uzoh, I., Onwudiwe, D., & Babalola, O. (2019). The Role of Nanotechnology in the Fortification of Plant Nutrients and Improvement of Crop Production. Applied Sciences, 9(3), 499. doi:10.3390/app9030499
Chen, H. (2018). Metal based nanoparticles in agricultural system: Behavior, transport, and interaction with plants. Chemical Speciation & Bioavailability, 30(1), 123-134. doi:10.1080/09542299.2018.1520050
Veklich A. et al. (2020) Regulation of Biological Processes with Complexions of Metals Produced by Underwater Spark Discharge. In: Fesenko O., Yatsenko L. (eds) Nanooptics and Photonics, Nanochemistry and Nanobiotechnology, and Their Applications. Springer Proceedings in Physics, vol 247. Springer, Cham. doi:10.1007/978-3-030-52268-1_23
Khalid F et al. Mechanism of Pollutants Magnetized Biodegradation in Wastewater by Some Yeasts. (2019). International Journal of Science and Research (IJSR), 5(3), 3rd ser., 1599-1603.
Duhan, J. S., Kumar, R., Kumar, N., Kaur, P., Nehra, K., & Duhan, S. (2017). Nanotechnology: The new perspective in precision agriculture. Biotechnology Reports, 15, 11–23. doi:10.1016/j.btre.2017.03.002
Chouhan, N. (2018). Silver Nanoparticles: Synthesis, Characterization and Applications. Silver Nanoparticles - Fabrication, Characterization and Applications, 17–26. doi:10.5772/intechopen.75611
Borm, P., Klaessig, F. C., Landry, T. D., Moudgil, B., Pauluhn, J., Thomas, K., Trottier, R., & Wood, S. (2006). Research Strategies for Safety Evaluation of Nanomaterials, Part V: Role of Dissolution in Biological Fate and Effects of Nanoscale Particles. Toxicological Sciences, 90(1), 23–32. doi:10.1093/toxsci/kfj084
Nanja, A. F., Focke, W. W., & Musee, N. (2020). Aggregation and dissolution of aluminium oxide and copper oxide nanoparticles in natural aqueous matrixes. SN Applied Sciences, 2(7). doi:10.1007/s42452-020-2952-4
Bian, S. W., Mudunkotuwa, I. A., Rupasinghe, T., & Grassian, V. H. (2011). Aggregation and Dissolution of 4 nm ZnO Nanoparticles in Aqueous Environments: Influence of pH, Ionic Strength, Size, and Adsorption of Humic Acid. Langmuir, 27(10), 6059–6068. doi:10.1021/la200570n
Miao, A. J., Zhang, X. Y., Luo, Z., Chen, C. S., Chin, W. C., Santschi, P. H., & Quigg, A. (2019). Zinc oxide-engineered nanoparticles: Dissolution and toxicity to marine phytoplankton. Environmental Toxicology and Chemistry, 29(12), 2814–2822. doi:10.1002/etc.340
Dyshlyuk, L., Babich, O., Ivanova, S., Vasilchenco, N., Atuchin, V., Korolkov, I., Prosekov, A. (2020). Antimicrobial potential of ZnO, TiO2 and SiO2 nanoparticles in protecting building materials from biodegradation. International Biodeterioration & Biodegradation, 146, 104821. doi:10.1016/j.ibiod.2019.104821
Cervantes-Avilés, P., Huang, X., & Keller, A. (2021). Dissolution and aggregation of metal oxide nanoparticles used as nano-enabled agricultural products at the root-soil interface. doi:10.1021/scimeetings.1c00196
Lead, J. R., Batley, G. E., Alvarez, P. J., Croteau, M., Handy, R. D., McLaughlin, M. J., .Schirmer, K. (2018). Nanomaterials in the environment: Behavior, fate, bioavailability, and EFFECTS-AN updated review. Environmental Toxicology and Chemistry, 37(8), 2029-2063. doi:10.1002/etc.4147
Xue, Y., Wang, J., Huang, Y., Gao, X., Kong, L., Zhang, T., & Tang, M. (2018). Comparative cytotoxicity and apoptotic Pathways induced by NANOSILVER in human liver HepG2 and L02 cells. Human & Experimental Toxicology, 37(12), 1293-1309. doi:10.1177/0960327118769718
Nguyen, V. T. (2020). Sunlight-driven synthesis of silver nanoparticles using pomelo peel extract and antibacterial testing. Journal of Chemistry, 2020, 1-9. doi:10.1155/2020/6407081
Pang, C., Zhang, P., Mu, Y., Ren, J., & Zhao, B. (2020). Transformation and Cytotoxicity of Surface-Modified Silver Nanoparticles Undergoing Long-Term Aging. Nanomaterials, 10(11), 2255. doi:10.3390/nano10112255
Alshehri, M. A., Aziz, A. T., Trivedi, S., & Panneerselvam, C. (2020). Efficacy of chitosan silver nanoparticles from shrimp-shell wastes against major mosquito vectors of public health importance. Green Processing and Synthesis, 9(1), 675-684. doi:10.1515/gps-2020-0062
Zakharchenko, S., Shydlovska, N., Perekos, A., Lopatko, K., & Savluk, O. (2020). Features of Obtaining of Plasma-Erosion Nanodispersed Silver Hydrosols and Their Bactericidal and Fungicidal Properties. Metallofizika i noveishie tekhnologii, 42(6), 829–851. doi:10.15407/mfint.42.06.0829
Appa, C., & Nargund, V. B. (2020). Green synthesis of chitosan Based copper nanoparticles and Their Bio-efficacy against bacterial blight OF POMEGRANATE. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 9(1), 1298-1305. doi:10.20546/ijcmas.2020.901.143
Alshehri, M. A., Aziz, A. T., Trivedi, S., & Panneerselvam, C. (2020). Efficacy of chitosan silver nanoparticles from shrimp-shell wastes against major mosquito vectors of public health importance. Green Processing and Synthesis, 9(1), 675-684. doi:10.1515/gps-2020-0062
Pappas, S., Turaga, U., Kumar, N., Ramkumar, S., & J. Kendall, R. (2017). Effect of concentration of silver nanoparticles on the uptake of silver from silver nanoparticles in soil. International Journal of Environmental and Agriculture Research, 3(5), 80-90. doi:10.25125/agriculture-journal-IJOEAR-APR-2017-2
Andresen, E., Peiter, E., & Küpper, H. (2018). Trace metal metabolism in plants. Journal of Experimental Botany, 69(5), 909-954. doi:10.1093/jxb/erx465
Tripathi, D. K., Shweta, Singh, S., Singh, S., Pandey, R., Singh, V. P., . . . Chauhan, D. K. (2017). An overview on manufactured nanoparticles in plants: Uptake, translocation, accumulation and phytotoxicity. Plant Physiology and Biochemistry, 110, 2-12. doi:10.1016/j.plaphy.2016.07.030
Huang, Y., Zhao, L., & Keller, A. A. (2017). Interactions, transformations, and bioavailability Of Nano-Copper exposed to ROOT EXUDATES. Environmental Science & Technology, 51(17), 9774-9783. doi:10.1021/acs.est.7b02523
Patel, P. R., Shaikh, S. S., & Sayyed, R. Z. (2018). Modified chrome azurol s method for detection and estimation of siderophores having affinity for metal ions other than iron. Environmental Sustainability, 1(1), 81-87. doi:10.1007/s42398-018-0005
Radetić, M., & Šaponjić, Z. (2017). Biodegradation behavior of textiles impregnated with ag and tio2 nanoparticles in soil. Methods in Pharmacology and Toxicology, 281-296. doi:10.1007/978-1-4939-7425-2_14
Manzanares, D., & Ceña, V. (2020). Endocytosis: The nanoparticle and submicron nanocompounds gateway into the cell. Pharmaceutics, 12(4), 371. doi:10.3390/pharmaceutics12040371
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
