Bakir Laso, Mariam
Jiménez García, María Sierra (dir.) ; Laborda García, Francisco Carlos (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2023
Resumen: En este trabajo se ha evaluado un nuevo nanomaterial basado en nanopartículas de plata metálica (Ag-caolín), utilizado como aditivo promotor del crecimiento en piensos porcinos. Para ello se ha utilizado una plataforma de técnicas analíticas basada en la espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS), utilizada tanto en modo convencional, como de detección de partículas (SP-ICP-MS) y de células (SC-ICP-MS) individuales. Además, se han utilizado técnicas de separación como la cromatografía hidrodinámica (HDC), desarrollando una metodología que ha permitido la detección y cuantificación de especies nanoparticuladas y sus correspondientes especies iónicas, y el fraccionamiento en flujo mediante campo de flujo asimétrico (AF4), ambas acopladas a ICP-MS.
En una primera fase se ha estudiado la bioaccesibilidad de la plata mediante la digestión gastrointestinal in vitro de piensos suplementados con el nanomaterial, identificando y cuantificando las distintas formas de plata. Se ha comprobado que la fracción de plata total bioaccesible era alrededor del 8%, encontrándose mayoritariamente en forma de especies solubles de Ag(I), con una pequeña proporción de plata particulada (<0.01%). Estos resultados estuvieron en línea con estudios realizados directamente sobre el nanomaterial en los que se liberaba menos del 40% de la plata en agua, y de sólo un 6% en presencia del pienso, haciéndolo en ambos casos mayoritariamente en forma de especies disueltas de Ag(I). El estudio del comportamiento de patrones de Ag(I) y nanopartículas de plata metálica durante la digestión in vitro en presencia y ausencia de pienso, ha permitido confirmar que la matriz afectaba al comportamiento de las especies de plata, reduciendo su bioaccesibilidad en el caso de la Ag(I) del 80% al 8% en presencia de matriz y produciendo la disolución completa de las nanopartículas de plata.
El bajo porcentaje de bioaccesibilidad de la plata se ha confirmado a partir del análisis de diversos tejidos (músculo, hígado y riñón), heces y purines procedentes de un estudio in vivo realizado con cerdos alimentados con piensos suplementados con el nanomaterial Ag-caolín. La determinación de plata total en estas muestras ha confirmado que la mayor parte de ésta se eliminaba en heces y purines, acumulándose en hígado y, en menor medida, en riñón, pero no haciéndolo en el músculo.
Debido a que esta plata puede liberarse al medio ambiente a través del uso agrícola de los correspondientes purines, se ha evaluado el posible impacto ambiental desde el punto de vista químico de la plata presente en heces, al no poder disponer de los correspondientes purines, estudiando distintos métodos de extracción. Mediante la lixiviación con agua se ha simulado la movilización medioambiental de la plata, obteniendo una baja liberación (menor del 3%), principalmente, en forma de Ag(I). La extracción alcalina con hidróxido de tetrametilamonio y la extracción secuencial con pirofosfato tetrasódico, amoniaco y sulfuro de sodio han permitido fraccionar las distintas especies de plata presente en las heces para justificar su movilización. La extracción alcalina permitió extraer simultáneamente Ag(I) y partículas de plata, aunque no de forma cuantitativa. La extracción secuencial con pirofosfato tetrasódico, amoniaco y sulfuro de sodio ha permitido diferenciar cuatro fracciones de plata (soluble, partículas metálicas, cloruro de plata y sulfuro de plata) siendo las fracciones mayoritarias las correspondientes a sulfuro de plata (45%) y plata soluble (34%).
Finalmente, se ha evaluado el impacto medio ambiental, desde el punto de vista ecotoxicológico, mediante la exposición de la microalga Raphidocellis subcapitata (R. subcapitata) a lixiviados del nanomaterial Ag-caolín y heces procedentes de cerdos alimentados con el pienso suplementado. Se ha observado que el aditivo Ag-caolín posee el mismo poder inhibitorio que la Ag(I), mientras que, en el caso de las heces, éste fue menor debido a la presencia mayoritaria de especies de plata poco solubles, lo cual permite considerar que el impacto derivado del uso agrícola de purines procedentes de cerdos alimentados con el aditivo Ag-caolín será bajo.
Resumen (otro idioma):
En una primera fase se ha estudiado la bioaccesibilidad de la plata mediante la digestión gastrointestinal in vitro de piensos suplementados con el nanomaterial, identificando y cuantificando las distintas formas de plata. Se ha comprobado que la fracción de plata total bioaccesible era alrededor del 8%, encontrándose mayoritariamente en forma de especies solubles de Ag(I), con una pequeña proporción de plata particulada (<0.01%). Estos resultados estuvieron en línea con estudios realizados directamente sobre el nanomaterial en los que se liberaba menos del 40% de la plata en agua, y de sólo un 6% en presencia del pienso, haciéndolo en ambos casos mayoritariamente en forma de especies disueltas de Ag(I). El estudio del comportamiento de patrones de Ag(I) y nanopartículas de plata metálica durante la digestión in vitro en presencia y ausencia de pienso, ha permitido confirmar que la matriz afectaba al comportamiento de las especies de plata, reduciendo su bioaccesibilidad en el caso de la Ag(I) del 80% al 8% en presencia de matriz y produciendo la disolución completa de las nanopartículas de plata.
El bajo porcentaje de bioaccesibilidad de la plata se ha confirmado a partir del análisis de diversos tejidos (músculo, hígado y riñón), heces y purines procedentes de un estudio in vivo realizado con cerdos alimentados con piensos suplementados con el nanomaterial Ag-caolín. La determinación de plata total en estas muestras ha confirmado que la mayor parte de ésta se eliminaba en heces y purines, acumulándose en hígado y, en menor medida, en riñón, pero no haciéndolo en el músculo.
Debido a que esta plata puede liberarse al medio ambiente a través del uso agrícola de los correspondientes purines, se ha evaluado el posible impacto ambiental desde el punto de vista químico de la plata presente en heces, al no poder disponer de los correspondientes purines, estudiando distintos métodos de extracción. Mediante la lixiviación con agua se ha simulado la movilización medioambiental de la plata, obteniendo una baja liberación (menor del 3%), principalmente, en forma de Ag(I). La extracción alcalina con hidróxido de tetrametilamonio y la extracción secuencial con pirofosfato tetrasódico, amoniaco y sulfuro de sodio han permitido fraccionar las distintas especies de plata presente en las heces para justificar su movilización. La extracción alcalina permitió extraer simultáneamente Ag(I) y partículas de plata, aunque no de forma cuantitativa. La extracción secuencial con pirofosfato tetrasódico, amoniaco y sulfuro de sodio ha permitido diferenciar cuatro fracciones de plata (soluble, partículas metálicas, cloruro de plata y sulfuro de plata) siendo las fracciones mayoritarias las correspondientes a sulfuro de plata (45%) y plata soluble (34%).
Finalmente, se ha evaluado el impacto medio ambiental, desde el punto de vista ecotoxicológico, mediante la exposición de la microalga Raphidocellis subcapitata (R. subcapitata) a lixiviados del nanomaterial Ag-caolín y heces procedentes de cerdos alimentados con el pienso suplementado. Se ha observado que el aditivo Ag-caolín posee el mismo poder inhibitorio que la Ag(I), mientras que, en el caso de las heces, éste fue menor debido a la presencia mayoritaria de especies de plata poco solubles, lo cual permite considerar que el impacto derivado del uso agrícola de purines procedentes de cerdos alimentados con el aditivo Ag-caolín será bajo.
Resumen (otro idioma):
Pal. clave: química analítica ; análisis cromatográfico ; espectroscopia de masas
Titulación: Programa de Doctorado en Ciencia Analítica en Química
Plan(es): Plan 487
Área de conocimiento: Ciencias
Nota: Presentado: 30 11 2023
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2023
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Fecha de embargo : 2024-11-29
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Registro creado el 2024-04-12, última modificación el 2024-04-12
