Xenopus laevis come modello per lo studio degli effetti tossici da nanoparticelle

Nuovi nanomateriali (NM) vengono continuamente prodotti e prontamente utilizzati per varie applicazioni, tra cui: cosmesi, cura personale, elettronica e sistemi di drug delivery. In particolare, in medicina, le nanoparticelle (NP) offrono un'opportunità unica per superare le barriere fisiologiche e fornire agenti bioattivi alle cellule. Attualmente, la comunità scientifica dedica molti sforzi allo sviluppo sostenibile di questa tecnologia. Tuttavia, l'uso di NM potrebbe essere pericoloso per cui si presta molta attenzione ai loro potenziali effetti tossici sugli organismi viventi. Evidenze sperimentali mostrano che le NP possono essere associate a un aumento del rischio di alcune malattie per l???uomo a causa della loro tossicità e il rischio aumenta con la riduzione della loro dimensione. Questa nuova forma di inquinamento presenta un grave problema per la comunità data la mancanza di procedure standard volte a certificare la loro attività nelle complesse interazioni che si verificano tra NM e sistemi viventi. È ben noto che gli ambienti acquatici sono certamente a rischio di esposizione a questi inquinanti, in quanto, rappresentano un sito di concentrazione per la maggior parte dei contaminanti ambientali. Il nostro lavoro sfrutta la possibilità di utilizzare Xenopus laevis come modello affidabile e robusto per la valutazione della nanotossicità in organismi acquatici utilizzando nanoparticelle di polistirene (PSNPs), di Fe3O4 (nanoFe) e di SiO2 (nanoSi). Abbiamo utilizzato due procedure di somministrazione: microiniezione allo stadio di 2 cellule e diluizione nel mezzo di coltura. Abbiamo rilevato malformazioni della testa, dell???intestino e della coda in tutti gli embrioni trattati; edema nella zona ventrale anteriore e una lunghezza del corpo inferiore rispetto ai wt. Solo gli embrioni microiniettati mostrano un alto tasso di mortalità. La microscopia confocale ci ha permesso di localizzare le PSNPs nel citoplasma, nel nucleo e nella periferia cellulare. Mentre la microscopia elettronica ha mostrato quadri di sofferenza dell???intestino sia in trattati con nanoSi che con nanoFe. Queste ultime si localizzano a livello dei villi intestinali. Lo studio dell'espressione di geni coinvolti nelle prime fasi dello sviluppo embrionale ha mostrato una distribuzione anomala del marcatore precoce del mesoderma bra, del marcatore del mesoderma parassiale myod1, e di sox9, marcatore delle creste neurali. I nostri dati suggeriscono che la tossicità delle nanoparticelle dipende dalla loro concentrazione nel mezzo e dalla capacità di penetrare in profondità nel tessuto. Inoltre, dimostrano che Xenopus laevis potrebbe essere un potenziale modello per valutare la tossicità delle nanoparticelle a livello quantitativo e qualitativo.