UniUrb: Inquinanti emergenti e foraminiferi bentonici, la nuova frontiera delle biotecnologie

Comunicato stampa pubblicato il giorno 16/05/2023

Valutare la risposta di organismi marini al biossido di titanio per comprendere gli effetti ambientali di inquinanti emergenti e sviluppare tecnologie per il biorisanamento. È uno dei principali risultati di uno studio pubblicato sulla rivista Environmental Pollution, che nasce da una collaborazione fra diversi gruppi di ricerca italiani e stranieri (Università degli Studi di Urbino Carlo Bo, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, Università di Kochi, Marine Works Japan Ltd, e Università di Tsukuba).

Grazie alle loro proprietà chimico-fisiche, i nanomateriali ingegnerizzati sono ampiamente utilizzati in una vasta gamma di prodotti, come i cosmetici, i dispositivi elettronici e le vernici. Le crescenti applicazioni e il consumo di questi materiali come le nanoparticelle a base metallica possono causare danni ambientali e alla salute umana. Le nanoparticelle di biossido di titanio sono i secondi nanomateriali ingegnerizzati più rilevanti in termini di volumi di produzione globale (68.000 tonnellate/anno nel 2016). Tuttavia, i meccanismi e le vie metaboliche che mediano la citotossicità delle nanoparticelle rimangono in gran parte sconosciuti.

“Ciò è aggravato, da un lato, dalla difficoltà di analizzare reti metaboliche complesse in organismi multicellulari e, dall'altro, dalla scarsa disponibilità di informazioni relativamente a piccoli organismi unicellulari”, spiega Fabrizio Frontalini, docente del Dipartimento di Scienze Pure e Applicate dell’Università degli Studi di Urbino. Gli autori dello studio hanno superato questi vincoli esplorando la risposta metabolica in microrganismi eucariotici unicellulari di grandi dimensioni (circa 0.3 mm) foraminiferi, all'esposizione di nanoparticelle di biossido di titanio in condizioni controllate in laboratorio. Attraverso un approccio integrato basato su analisi al microscopio confocale e trascrittomica, il gruppo di ricerca ha descritto gli effetti tossicologici e le interazioni biologiche delle nanoparticelle di biossido di titanio e rivelato la capacità degli organismi utilizzati di catturare e rimuovere le nanoparticelle rivestite da muco. Per gli scienziati coinvolti nello studio, questo approccio biotecnologico potrebbe rappresentare una soluzione sostenibile e a basso costo per affrontare la crescente minaccia rappresentata dalle nanoparticelle in ambiente marino.

“Questa ricerca si aggiunge a quelle già condotte nei nostri laboratori con altri organismi marini” aggiunge Caterina Ciacci del Dipartimento di Scienze Biomolecolari dell’Università di Urbino “ampliando le conoscenze relative alle interazioni tra nanomateriali e sistemi biologici ed ecologici e soprattutto trasformando un problema emergente in una potenziale soluzione”.

In definitiva, “la scoperta che i foraminiferi possono essere utilizzati per il biorisanamento di ambienti marini contaminati da nanoparticelle grazie all'applicazione di biotecnologie rappresenta un importante passo avanti nella ricerca di soluzioni sostenibili per proteggere il nostro ambiente e la nostra salute”, conclude Fabrizio Frontalini, e l’Università Carlo Bo è in prima linea in questa nuova sfida.

Ishitani, Y., Ciacci, C., Ujiié, Y., Tame, A., Tiboni, M., Tanifuji, G., Inagaki, Y., and Frontalini, F., 2023. Fascinating strategies of marine benthic organisms to cope with emerging pollutant: Titanium dioxide nanoparticles. Environmental Pollution 121538. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2023.121538