microalgas

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NANOPARTÍCULAS Y MICROALGAS 
Marta Sendra e Ignacio Moreno-Garrido 
Grupo de Investigación Ecotoxicología, Ecofisiología y Biodiversidad de Sistemas Acuáticos 
(EEBAS), Departamento de Ecología y Gestión Costera, Instituto de Ciencias Marinas de 
Andalucía, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Puerto Real, Cádiz, 
ignacio.moreno@icman.csic.es 
 
Las nanopartículas (NPs, partículas en las que al menos una de sus dimensiones es menor de 100 
nm) han estado presentes en la naturaleza desde siempre, ya que se producen como 
consecuencia de fenómenos volcánicos o hidrotermales (entre otros). Pero el reciente desarrollo 
de la ingeniería nanotecnológica está haciendo que NPs que tienen su origen en la actividad 
humana estén incrementando sus concentraciones en el medio natural. Estas NPs se utilizan como 
pigmentos, catalizadores, lubricantes, cosméticos, agentes antibacterianos y antifúngicos usados 
en tejidos o en contenedores plásticos, fármacos de diversos tipos, tratamientos antifouling, 
etcétera. Estimaciones de 2015 indicaban que 66000 toneladas métricas de estos materiales se 
liberaban a la superficie del agua cada año. En realidad, no sabemos a ciencia cierta ni el destino 
de las NPs en el medio acuoso ni su efecto sobre la biota. 
Las microalgas son las responsables de al menos el 50% de la fotosíntesis del planeta. Además, y 
al contrario de otras formaciones vegetales, una parte del CO2 atmosférico retirado por las 
microalgas durante el día no vuelve a ser respirado durante la noche, sino que puede trasportarse 
a partes profundas del océano donde la recirculación de carbono en las redes tróficas es más 
lenta, contribuyendo así, de manera efectiva, a la retirada de este gas de efecto invernadero de la 
atmósfera terrestre. Por otra parte, las microalgas configuran la base de las redes tróficas 
oceánicas y costeras, de modo que cualquier proceso que altere tanto la concentración de células 
como el balance entre especies microalgales puede tener severas consecuencias en el resto del 
ecosistema. Son organismos muy sensibles a la contaminación ya que están en contacto directo 
con la columna de agua o los sedimentos y presentan ciclos de vida muy cortos. 
Abordaremos dos facetas de la relación de las microalgas y las NPs. La primera es el uso de estos 
microorganismos como elementos en la fabricación de NPs. La segunda es considerarlos como 
sujeto de procesos de toxicidad debida a la presencia de NPs en el medio ambiente. 
Respecto al primer enfoque, se han utilizado diversas especies de microalgas para producir NPs 
(se le ha llamado “nanotecnología verde” a esta síntesis de NPs vía microorganismos) (Jena et al., 
2014). Cuando las microalgas se exponen a determinadas concentraciones de metales, una de las 
estrategias de detoxificiación es hacer precipitar el metal acumulado en orgánulos específicos, 
inactivando así la potencial toxicidad de estos metales. Para la producción de las NPs, basta con 
eliminar la materia orgánica para obtener las NPs deseadas. En ocasiones se usan también 
extractos de micro o macroalgas, sobre los que los metales se adsorben fácilmente. 
Respecto al segundo, hoy se sabe que las microalgas son susceptibles de sufrir estrés tóxico 
provocado por la presencia de NPs a concentraciones medioambientales. Dejando aparte los 
problemas físicos de incremento de peso de células natantes por la adsorción de NPs pesadas, 
algunas NPs pueden tener efecto sobre la fisiología celular, aunque ciertas NPs son más tóxicas 
que otras. Por ejemplo, las NPs de plata pueden presentar efectos sobre las células microalgales a 
concentraciones de tres o más órdenes de magnitud por debajo de las concentraciones de NPs de 
oro que producen algún efecto sobre estos mismos organismos (Moreno-Garrido et al., 2015). 
También hay diferencias de toxicidad en función del tamaño de las NPs (las más pequeñas suelen 
ser más dañinas) y también diferencias de sensibilidad entre especies y entre hábitats 
(dulceacuícolas y marinas, por ejemplo) (Moreno-Garrido et al., 2015; Sendra et al., 2017a, c, d). 
La toxicidad de las NPs sobre las microalgas parece deberse, por una parte, a interacciones de las 
NPs con las membranas o un incremento en la aglomeración de las algas entre sí o con otras 
partículas del medio (en el caso de NPs adsorbidas) y, por otra parte, a la producción de especies 
reactivas del oxígeno intracelular (en el caso de las NPs internalizadas). Sin embargo, a ciertas 
concentraciones, algunas NPs (como las de óxido de cerio) pueden proteger a las células 
Ponencias – Simposium VI 
 
 
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microalgales contra daños oxidativos (Sendra et al., 2017b). Es de particular interés el estudio del 
efecto de la radiación UV sobre las poblaciones microalgales expuestas a NPs fotorreactivas (de 
TiO2) (Sendra et al., 2016; 2017a): en estos casos su toxicidad se incrementa y este hecho puede 
ser pasado por alto en bioensayos de toxicidad convencionales donde la radiación UV no es un 
factor a considerar. Parece, por último, que las microalgas pueden defenderse de la presencia de 
estas NPs mediante un incremento de la producción de exopolisacáridos (Sendra et al., 2017b). 
 
Referencias: 
Jena, J.; Pradhan, N.; Nayak, R.R.; Dash, B.P.; Sukla, L.B.; Panda, P.K.; Mishra, B.K. 2014. 
Microalga Scenedesmus sp.: A potential low-cost green machine for silver nanoparticle synthesis. 
Journal of Microbiology and Biotechnology, 24(4): 522-533. 
Moreno-Garrido, I.; Pérez, S. & Blasco, J. 2015. Toxicity of silver and gold nanoparticles on marine 
microalgae. Marine Environmental Research, 111: 60-73. 
Sendra, M.; Moreno-Garrido I.; Yeste, M. P.; Gatica, J.M. and Blasco, J. 2017a. Toxicity of TiO2 in 
nanoparticle or bulk form to freshwater and marine microalgae under visible light and UV-A 
radiation. Environmental Pollution, 227: 39-48. 
Sendra, M.; Sánchez-Quiles, D.; Blasco, J.; Moreno-Garrido. I.; Lubián, L.M.; Pérez-García, S. & 
Tovar-Sánchez, A. 2016. Effect of TiO2 nanoparticles and sunscreens on coastal marine 
microalgae: Ultraviolet radiation is key variable for toxicity assessment. Environment International, 
98: 62-68. 
Sendra, M.; Yeste, M. P. Moreno-Garrido I.; Gatica, J.M.; & Blasco, J. 2017b. CeO2 NPs, toxic or 
protective to phytoplankton? Charge of nanoparticles and cell wall as factors which cause changes 
in cell complexity. Science of the Total Environment, 890-591: 304-315. 
Sendra, M.; Yeste, M. P.; Gatica, J.M.; Moreno-Garrido I. and Blasco, J. 2017c. 
Homoagglomeration and heteroagglomeration of TiO2, in nanoparticle and bulk form, onto 
freshwater and marine microalgae. Science of the Total Environment, 592: 403-411. 
Sendra, M.; Yeste, M. P.; Gatica, J.M.; Moreno-Garrido I. and Blasco, J. 2017d. Direct and indirect 
effects of silver nanoparticles on freshwater and marine microalgae (Chlamydomonas reindhartii 
and Phaeodactylum tricornutum). Chemosphere, 179: 279-289. 
 
Agradecimientos: 
Parte de las investigaciones resumidas en esta comunicación se han financiado gracias al proyecto 
“Contaminantes emergentes en sistemas costeros: distribución y efectos biológicos. Del laboratorio 
al campo” (CTM2016-75908-R). 
 
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