Evaluation of toxicity of biologically synthesized silver nanoparticles (AG-NPs) using Lemna test and Algaltoxkit F

Abstract

In the current study the toxicity of biologically synthesized Ag-NPs to Selenastrum capricomutum and Lemna minor was assessed. The supernatants from the Bacillus subtilis cultures were applied for the Ag-NPs synthesis. The following media were used for culturing of Bacillus subtillis (I’-1a): molasses (Mol.), brewery effluent (# 6) and Luria-Bertani (LB) medium. Silver nitrate was added to the culture supernatants to the final concentration of 1 mM. The Ag-NPs presence was monitored by UV-Vis spectrophotometer. Toxicity tests were made according to OECD Guideline 201 (2006) and ISO standard 20079 (2006). In the test AlgaltoxkitF the two parameters cell growth and content of chlorophyll a were evaluated. However, in the test with Lemna minor the five endpoints including: number and total area of fronds, fresh weight (f.w.), chlorophylls a (Chl a) and b (Chl b) were used to assess phytotoxicity. Ag+ ions were considered to be the most toxic for Selenastrum capricornutum and Lemna minor than Ag-NPs biologically synthesized. The toxicity of biologically synthesized Ag- NPs was lower to S. capricomutum and to L. minor for all analyzed parameters compared to the toxicity of Ag+. However, the toxicity of Ag-NPs synthesized in the supernatant from the culture of Bacillus subtilis growing on brewery waste was higher compared to the Ag-NPs synthesized in the supernatants from the cultures of strain growing on molasses and LB media. The variability in sensitivity of both organisms towards Ag-NPs was observed.

Srebro jest jednym z częściej używanych nanomateriałów w wielu gałęziach przemysłu. Nanocząstki srebra (Ag-NPs) okazały się dobrym środkiem antybakteryjnym i dezynfekującym, mogą być także nośnikami rożnych substancji. Celem badań była ocena toksycznego działania nanocząstek srebra syntetyzowanych metodą biologiczną na Selenastrum capricomutum (Algaltoxkit FTM) oraz Lemna minor. Do syntezy użyto płynów pohodowlanych szczepu Bacillus subtilis, do których dodawany był azotan srebra o stężeniu końcowym 1 mM. Obecność nanocząstek srebra monitorowana była za pomocą specktrofotometru UV-Vis. Testy toksyczności zostały wykonane zgodnie z normami OECD Guideline 201 (2006) i ISO standard 20079 (2006). Test Algaltoxkit oceniał dwa parametry – hamowanie wzrostu komorek glonu oraz zawartość w nich chlorofilu a. Badanymi parametrami w teście Lemna minor były: liczba i powierzchnia frondów, biomasa oraz zawartość barwników (chlorofilu a i b oraz karotenoidow). W badaniach stwierdzono, że jony Ag+ były bardziej toksyczne dla organizmów Selenastrum capricomutum i Lemna minor niż biologicznie syntetyzowane nanocząstki srebra. Toksyczność AgNPs względem badanych organizmów była niższa, w porównaniu z jonami Ag+, w przypadku wszystkich badanych parametrów. Wyniki wskazują, że nanocząstki syntetyzowane na podłożu, ktorym były ścieki browarnicze, są bardziej toksyczne niż nanocząstki powstałe na podłożach LB i melasie.