デュアルエネルギーKエッジ減算イメージングを通じて、キャベツ（Brassica oleracea）における酸化物ナノ粒子の観察

背景：植物から食物連鎖への工学的ナノ粒子（ENP）の潜在的な移動は、広範な懸念を引き起こしました。植物に対するENPの効果を調査するために、若いキャベツ植物（Brassica oleracea）を酸化イトリウム（Yttria）ENPを含む水耕系システムにさらしました。この研究の目的は、Kエッジ減算イメージング技術を使用して、植物に対するNPの影響を明らかにすることでした。 結果：Kエッジ減算技術を使用したシンクロトロンデュアルエネルギーX線マイクロトモグラフィーを使用して、キャベツ植物におけるイトリアENPの取り込み、蓄積、分布、濃度マッピングを研究しました。Yttria ENPはキャベツの根によって覆われているが、キャベツの茎と葉を介して効果的に移動して動員されなかったことがわかった。これは、原発性横root接合部でブロックされたイトリアENPの蓄積が原因である可能性があります。代わりに、非Yttria鉱物は、根と茎の木部容器で見つかりました。 結論：シンクロトロンデュアルエネルギーX線マイクロトモグラフィーは、全身とマイクロスケールレベルの両方でキャベツ植物内でYttria NPを観察する効果的な方法です。さらに、ナノ粒子による植物の根の詰まりは、おそらくそのようなタイプのナノ粒子の最初で潜在的に致命的な環境効果である可能性があります。

BACKGROUND: The potential transfer of engineered nanoparticles (ENPs) from plants into the food chain has raised widespread concerns. In order to investigate the effects of ENPs on plants, young cabbage plants (Brassica oleracea) were exposed to a hydroponic system containing yttrium oxide (yttria) ENPs. The objective of this study was to reveal the impacts of NPs on plants by using K-edge subtraction imaging technique. RESULTS: Using synchrotron dual-energy X-ray micro-tomography with K-edge subtraction technique, we studied the uptake, accumulation, distribution and concentration mapping of yttria ENPs in cabbage plants. It was found that yttria ENPs were uptaken by the cabbage roots but did not effectively transferred and mobilized through the cabbage stem and leaves. This could be due to the accumulation of yttria ENPs blocked at primary-lateral-root junction. Instead, non-yttria minerals were found in the xylem vessels of roots and stem. CONCLUSIONS: Synchrotron dual-energy X-ray micro-tomography is an effective method to observe yttria NPs inside the cabbage plants in both whole body and microscale level. Furthermore, the blockage of a plant's roots by nanoparticles is likely the first and potentially fatal environmental effect of such type of nanoparticles.