Síntesis de nanopartículas de óxido de titanio y evaluación preliminar de su toxicidad aguda en el ratón Albino

Abstract

El dióxido de titanio (TiO2), ha sido usado ampliamente, como pigmento desde su producción comercial en la década de 1920. Su bajo costo lo convierten en un ingrediente especial para pinturas, ungüentos, colorantes alimenticios y protectores solares. Dado que absorbe radiación electromagnética principalmente en la región UV, es empleado como un fotocatalizador para degradar moléculas orgánicas en procesos para la purificación del agua. Por estas y otras aplicaciones debido a sus propiedades, es empleado actualmente en cantidades apreciables por la sociedad, despertando un mayor interés sobre el riesgo y la seguridad de este material. Entre las exposiciones de mayor frecuencia al TiO2 se encuentra la vía oral, la cual presenta periodos de exposición durante la ingesta de alimentos (pigmentos alimenticios) o la deglución de mucosa (expulsión de NPs provenientes de los pulmones por inhalación). Estos antecedentes llevaron a plantear un estudio preliminar de toxicidad aguda oral de nanopartículas de TiO2 sintetizadas a través de una ruta química para evaluar así su acción sobre el ratón albino. En este trabajo se sintetizo dióxido de Titanio (TiO2) a través del método químico Sol-gel. Se utilizó como precursor de titanio el tetrabutoxido de titanio (TBT), que se mezcló con agua, empleando como solvente de síntesis (etanol o tolueno) y como surfactante bromuro de cetiltrimetilamonio (CTAB), compuesto que favoreció la formación de micelas reduciendo la presencia de aglomerados en el sistema y limitando el crecimiento de las partículas; Sintetizado este sólido, se definió la temperatura óptima de tratamiento térmico para obtener el óxido de interés. Las características del polvo cerámico de TiO2 se determinaron empleando FT-IR, DRX, MET y MEB. La fase cristalina que predomino en las muestras sintetizadas fue la anatasa, las partículas presentaron diferentes formas (morfologías irregulares para el solvente tolueno, y de tipo esférico y aguja para el solvente etanol) , dependiendo de la concentración de surfactante (CTAB) y del solvente de síntesis, con un tamaño nanométrico < 100 nm, en promedio. Posteriormente se llevaron a cabo estudios de toxicidad aguada en un modelo animal (ratón albino suizo), usando como protocolo la metodología de la directriz OECD-420. Para ello se evaluaron 3 concentraciones (5mg/Kg, 50 mg/Kg y 300 mg/Kg) de TiO2, tomando un grupo control. El seguimiento de los ejemplares, se realizó por 15 días durante los cuales se registró el peso corporal de los ratones, obteniendo un mayor decrecimiento y porcentaje de variación de los pesos en los grupos dosificados con las nanopartículas sintetizadas en etanol. Finalizada esta actividad, se llevó a cabo la eutanasia de los mismos y se evaluaron sus órganos (riñón, hígado) para determinar la bioacumulación de nanopartículas en ellos, a través de la técnica de absorción atómica para cuantificar el titanio, el cual no fue detectado por el equipo. El análisis ultraestructural del hígado, se llevó a cabo mediante el análisis de biopsias con MET, este mostro daños a nivel celular más específicamente en la mitocondria y el espacio de disse, este fenómeno fue más evidente las dosis de 300mg/Kg. La adición de surfactante en el medio de síntesis modifico la morfología, el tamaño y el estado de agregación de las partículas, dando como resultado formas irregulares , de mayor estado de agregación y tamaño (1-5μm) para el solvente tolueno, mientras que la síntesis en etanol mostro morfologías de tipo esférico y aguja con una tamaño (<100nm) y aglomeración menor a las nombradas anteriormente; estas diferencias generaron efectos en los valores de pesos de los especímenes del estudio, en donde las partículas sintetizadas en etanol ocasionaron una mayor pérdida de peso durante el desarrollo del mismo. La no detección del titanio en los órganos seleccionados (riñón e hígado) es un indicador de que el proceso de bioacumulación pudo llevarse a cabo en otro órganos del cuerpo como los intestinos, aun así es evidente el efecto generado por el TiO2 en la inapetencia y falta de absorción de nutrientes que llevaron a la perdida peso de los grupos dosificados; el análisis microestructural mostro un alto estado de toxicidad en donde las funciones del hígado se vieron gravemente afectadas. Para establecer con mayor claridad los efectos generados de las nanopartículas durante el transcurso del estudio es necesario el plantear estudios de mayor especificidad como lo son un cuadro hemático, análisis de orina, materia fecal y el estudio histológico de otros órganos.