Alicia Taylor, un étudiant diplômé à UC Riverside, se trouve entouré de seaux d'effluents du système de fosse septique qu'elle a utilisé pour ses recherches. Crédit :UC Riverside
Qu'est-ce qu'un côlon humain, fosse septique, les nanoparticules de cuivre et le poisson zèbre ont-ils en commun ? Ils étaient les composants clés utilisés par les chercheurs de l'Université de Californie, Riverside et UCLA pour étudier l'impact des nanoparticules de cuivre, que l'on trouve dans tout, de la peinture aux cosmétiques, avoir sur les organismes qui y ont été exposés par inadvertance.
Les chercheurs ont découvert que les nanoparticules de cuivre, lorsqu'il est étudié en dehors de la fosse septique, ont eu un impact sur les taux d'éclosion des embryons de poisson zèbre à des concentrations aussi faibles que 0,5 partie par million. Cependant, lorsque les nanoparticules de cuivre ont été libérées dans la réplique de la fosse septique, qui comprenait des liquides qui simulaient les aliments digérés par l'homme et les eaux usées ménagères, ils n'étaient pas biodisponibles et n'avaient pas d'impact sur les taux d'éclosion.
« Les résultats sont encourageants car ils montrent qu'avec une fosse septique fonctionnant correctement, nous pouvons éliminer la toxicité de ces nanoparticules, " a déclaré Alicia Taylor, un étudiant diplômé travaillant dans le laboratoire de Sharon Walker, professeur de génie chimique et environnemental à l'Université de Californie, Bourns College of Engineering de Riverside.
Taylor est co-premier auteur d'un article récemment publié, « Comprendre la transformation, Spéciation, et le potentiel de danger des particules de cuivre dans un système de fosse septique modèle utilisant le poisson zèbre pour surveiller les effluents, " dans la revue ACS Nano . Les autres auteurs sont :Sijie Lin (également co-premier auteur), Zhaoxia Ji, Chong Hyun Chang, Nichola M. Kinsinger, Guillaume Ueng, André' E. Nel et Walker.
La recherche intervient à un moment où les produits contenant des nanoparticules entrent de plus en plus sur le marché. Alors que la sécurité des travailleurs et des consommateurs exposés aux nanoparticules a été étudiée, on en sait beaucoup moins sur les implications environnementales des nanoparticules. L'Environmental Protection Agency accède actuellement aux effets possibles des nanomatériaux, y compris ceux en cuivre, avoir sur la santé humaine et la santé des écosystèmes.
La réplique du côlon humain qu'Alicia Taylor a utilisée pour ses recherches. Crédit :Alicia Taylor
Les chercheurs de l'UC Riverside et de l'UCLA ont dosé la fosse septique avec du micro cuivre et du nano cuivre, qui sont des formes élémentaires de cuivre mais englobent différentes tailles et utilisations dans les produits, et CuPRO, un matériau à base de nano cuivre utilisé comme agent antifongique pour pulvériser les cultures agricoles et les pelouses.
Bien que ces matériaux à base de cuivre aient des objectifs bénéfiques, l'exposition par inadvertance à des organismes tels que des poissons ou des embryons de poissons n'a pas reçu suffisamment d'attention car il est difficile de modéliser des environnements d'exposition complexes.
Les chercheurs de l'UC Riverside ont résolu ce problème en créant un système expérimental unique composé d'une réplique du côlon humain et d'une réplique de fosse septique à deux compartiments, qui était à l'origine une fosse septique acyclique. Le côlon modèle est constitué d'un tube de verre de 20 pouces de long avec un diamètre de 2 pouces avec un bouchon en caoutchouc aux deux extrémités et une membrane en forme de tube généralement utilisée pour les traitements de dialyse dans le tube de verre.
La réplique de la fosse septique qu'Alicia Taylor utilisait pour mener ses recherches. Crédit :Alicia Taylor
Pour simuler l'alimentation humaine, 100 millilitres d'un mélange de 20 ingrédients qui reproduisaient les aliments digérés ont été pompés dans le tube de dialyse à 9 heures du matin, 15h et 21h pour des expériences de cinq jours sur neuf mois.
La fosse septique était remplie de déchets du côlon ainsi que d'eaux grises synthétiques, qui vise à simuler les eaux usées provenant de sources telles que les éviers et les baignoires, et les nanoparticules de cuivre. Les chercheurs ont construit une fosse septique parce que 20 à 30 pour cent des ménages américains en dépendent pour le traitement des eaux usées. De plus, la recherche a montré que jusqu'à 40 pour cent des fosses septiques ne fonctionnent pas correctement. C'est une préoccupation si les matériaux en cuivre perturbent le fonctionnement du système septique, ce qui conduirait à la pénétration de déchets non traités dans le sol et les eaux souterraines.
Une fois la chambre primaire de la fosse septique pleine, le liquide a commencé à entrer dans la deuxième chambre. Une fois par semaine, l'effluent a été drainé de la chambre secondaire et il a été placé dans des conteneurs scellés de cinq gallons. L'effluent a ensuite été utilisé en combinaison avec des embryons de poisson zèbre dans un processus de criblage à haute teneur en utilisant des plaques à parois multiples pour accéder aux taux d'éclosion.
L'effluent restant a été conservé et se trouve dans 30 seaux de cinq gallons dans un placard à UC Riverside parce que certains collaborateurs ont demandé des échantillons du liquide pour leurs expériences.
