Биотрансформация наночастиц диоксида церия в растениях огурца

Биотрансформация является критическим фактором, способным изменять токсичность, поведение и судьбу инженерных наночастиц в окружающей среде. Наночастицы CeO₂ (НЧ) обычно считаются стабильными в условиях окружающей среды и биологических систем. Цель настоящего исследования состояла в изучении биотрансформации НЧ CeO₂ в растительных системах. На изображениях, полученных методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), после обработки корней огурца НЧ CeO₂ в концентрации 2000 мг/л в течение 21 суток были выявлены игольчатые скопления на эпидермисе и в межклеточных пространствах. С использованием метода сканирующей просвечивающей микроскопии в мягком рентгеновском излучении (STXM) было подтверждено, что эти игольчатые скопления представляют собой CePO₄. Спектры тонкой структуры рентгеновского поглощения вблизи края (XANES) показали, что в корнях церий присутствовал в формах CeO₂ и CePO₄, тогда как в побегах он находился в формах CeO₂ и карбоксилатов церия. Моделирующие исследования указывают, что восстановительные вещества (например, аскорбиновая кислота) играли ключевую роль в процессе трансформации, а органические кислоты (например, лимонная кислота) могли способствовать растворению частиц. Мы предполагаем, что НЧ CeO₂ сначала адсорбировались на поверхности корней и частично растворялись при участии органических кислот и восстановительных веществ, выделяемых корнями. Высвободившиеся ионы Ce(III) осаждались на поверхности корней и в межклеточных пространствах с фосфатом либо образовывали комплексы с карбоксильными соединениями при транслокации в побеги. Насколько нам известно, это первое сообщение, подтверждающее биотрансформацию НЧ CeO₂ и подробно исследующее процесс их транслокации в растениях.