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    Nanopartículas ampliam produtividade microalgal, mas exigem controle de toxicidade

    Um estudo realizado pelo Instituto de Biotecnologia da Vellore Institute of Technology, na Índia, revisou avanços no uso de nanopartículas (NPs) para quantificação e valorização da biomassa de microalgas. Essas minúsculas partículas, especialmente metálicas e metalóxidos, atuam na regulação metabólica das microalgas, incrementando produção de biomassa, lipídios, carboidratos, pigmentos e outras substâncias de alto valor agregado.
     

    Esquema mostrando métodos físicos, químicos e biológicos de síntese de nanopartículas e suas interações com microalgas, destacando valorização da biomassa e efeitos tóxicos.
    Métodos de síntese física, química e biológica de nanopartículas e seus mecanismos de interação com microalgas, abrangendo adsorção, alterações de membrana, penetração e internalização. A ilustração também mostra os efeitos positivos na valorização da biomassa microalgal e os potenciais efeitos tóxicos.

    Particular destaque foi dado às nanopartículas magnéticas de óxido de ferro (Fe3O4), que promovem colheita eficiente da biomassa por separação magnética, alcançando mais de 99% de eficiência, substituindo métodos tradicionais mais caros como centrifugação. Além disso, a reutilização das NPs magnéticas em múltiplos ciclos reforça a sustentabilidade econômica do processo.

    Ilustração celular mostrando os efeitos e aplicações das nanopartículas em microalgas, incluindo aumento de biomassa e biomoléculas.
    Efeitos benéficos das nanopartículas sobre células microalgais, incluindo aumento da taxa de crescimento, fotossíntese, e regulação metabólica. À direita, são mostradas as principais aplicações da biomassa valorizada como biocombustíveis, cosméticos, suplementos e fármacos.

    Nanomateriais diversos, como óxidos de zinco, titânio, silício e cobre, têm sido aplicados para estimular crescimento e alterar composição bioquímica das microalgas, mas nem todas as concentrações são benéficas. Em doses elevadas ou exposição prolongada, as nanopartículas podem causar toxicidade, incluindo estresse oxidativo, danos à membrana celular, inibição do crescimento e alteração da fotossíntese.

    O estudo detalha os mecanismos bioquímicos de estímulo e toxicidade, mostrando que os efeitos dependem da composição, tamanho, concentração e tempo de exposição das partículas. Dentro de limites ótimos, NPs promovem aumento na produção de pigmentos como astaxantina, composição de carboidratos e lipídios, favorecendo aplicações em biocombustíveis, cosméticos e nutrição.

    Fluxograma do processo de cultivo, colheita e processamento de microalgas com nanopartículas, incluindo extração de lipídios e produção de biodiesel.
    Figura 3. Representação do uso de nanopartículas em diferentes etapas do cultivo e processamento de microalgas (cultivo e colheita) processamento de biomassa e extração de lipídios — aplicadas à produção de biodiesel.

    Por outro lado, quando abusadas, as nanopartículas afetam negativamente a biomassa e componentes celulares, podendo inclusive causar danos genéticos e morfológicos às microalgas. Ainda são necessárias pesquisas para equilibrar os benefícios e os riscos ambientais, garantindo o uso seguro e eficaz dessas tecnologias na biotecnologia microalgal.

    Diagrama dos mecanismos de toxicidade das nanopartículas em microalgas, incluindo estresse oxidativo e danos celulares.
    Representação esquemática dos principais mecanismos de toxicidade das nanopartículas em microalgas, destacando o estresse oxidativo, danos mitocondriais, lise celular, inibição enzimática e quebras de DNA.

    O trabalho ressalta o potencial das nanopartículas para impulsionar biorrefinarias sustentáveis, incluindo a recuperação energética e o tratamento de águas residuais, alinhando-se a estratégias globais de desenvolvimento sustentável. Para quem deseja detalhes técnicos sobre os tipos de nanopartículas, metodologias de síntese, impacto bioquímico e toxicidade, o artigo completo está disponível para consulta.

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