坦波夫（杰尔查文）国立大学"藻类生物技术"青年实验室的研究人员发现，氧化锌纳米颗粒对淡水微藻产生了意想不到的效果。事实证明，在低浓度下，它们不仅安全，而且能够补偿水体盐度升高的有害影响，充当抵抗胁迫的"保护者"。然而，在高浓度下，同样的颗粒则表现出毒性。这为氧化锌纳米颗粒在生物技术中的安全使用开辟了新前景。这项得到俄罗斯联邦科学与高等教育部"青年实验室"计划支持的工作已发表在高级别学术期刊《International Journal of Molecular Sciences》上。
氧化锌纳米颗粒是全球产量最大的纳米材料之一。它们用于防晒霜、电子产品、油漆和肥料，这不可避免地导致其进入环境，包括水体。同时，全球的淡水水体因人类活动（废水排放、冬季使用融雪剂、农业径流）而遭受盐度升高之苦。此前，科学家研究了纳米颗粒和盐度这两个因素对海洋生物的联合影响，但它们对淡水生态系统的影响几乎未被研究。
坦波夫（杰尔查文）国立大学的科学家研究了不同尺寸的氧化锌纳米颗粒在不同水体盐度下对淡水微藻Lobosphaera的影响。结果发现，低浓度的纳米颗粒不仅没有伤害藻类，反而刺激其生长了19%。此外，在此剂量下，纳米颗粒完全中和了因添加盐分引起的盐胁迫的负面影响。藻类的光合作用活性提高，抗氧化系统被激活，帮助它们应对了胁迫。
然而，高浓度的纳米颗粒抑制了藻类生长，破坏了叶绿素，降低了光合作用效率，并引发了氧化应激。有趣的是，环境中盐分的存在几乎未增强毒性效应。此前认为，氧化锌纳米颗粒毒性的主要原因是锌离子的释放，过量的锌离子对细胞有毒。然而，这项研究推翻了这一说法。
"我们测量了溶液中的锌离子浓度，发现其极低，且几乎所有实验组别的结果都几乎相同。"青年实验室科学负责人亚历山大·古谢夫解释道，"与此同时，毒性效应严格随着颗粒本身浓度的增加而增强。我们的数据表明，主要的毒性机制是纳米颗粒与细胞表面的直接相互作用，而不是溶解的锌离子。这对于理解这些颗粒的环境毒性特征至关重要。"
电子显微照片显示了纳米颗粒在藻类细胞表面的聚集，以及对发生氧化应激的细胞的直接计数，证实了这一假设。
氧化锌纳米颗粒双向效应的发现为生物技术开辟了新机遇。超低、"刺激"剂量的氧化锌纳米颗粒可用于提高有益微藻在生物反应器中对抗胁迫条件（例如，为生产生物燃料、饲料添加剂或生物活性物质而进行培养时）的耐受性。如果这种效应在植物身上得到证实，低浓度纳米颗粒有可能成为帮助农作物更容易耐受土壤盐渍化的新型制剂的基础。同时，这项工作的结果对于精确评估纳米材料的生态风险以及制定其在环境中安全含量的新标准也具有重要意义。
"我们的工作是基础研究如何能够引向具有实际意义的结论的一个例子。"亚历山大·古谢夫指出，"我们不仅更好地理解了纳米材料如何与生命系统相互作用，还看到了调控其特性以为人类谋福利的潜力。"
