Tesis Diplomado
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Browsing Tesis Diplomado by Author "Barra Ríos, Ricardo Orlando"
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Item Evaluación de la presencia de nanopartículas de TIO2 (NPs TiO2) en la cuenca del río Biobío y sus efectos sobre indicadores biológicos modelos.(Universidad de Concepción, 2026) Gutiérrez Neira, Gester Gissela; Urrutia Pérez, Roberto Enrique; Barra Ríos, Ricardo OrlandoEl aumento en la producción y uso de nanomateriales ha generado creciente preocupación respecto a su liberación y comportamiento en ecosistemas acuáticos. Entre ellos, las nanopartículas de dióxido de titanio (NPs TiO₂) destacan por su amplia aplicación en productos industriales y de consumo, como bloqueadores solares, cosméticos y pinturas, lo que incrementa su probabilidad de ingreso a cuerpos de agua a través de descargas urbanas e industriales. Sin embargo, aún existen importantes incertidumbres sobre su presencia ambiental, su comportamiento en matrices naturales y sus efectos ecotoxicológicos en organismos acuáticos. En este contexto, el objetivo de esta investigación fue evaluar la presencia, caracterización y efectos ecotoxicológicos de NPs TiO2 en el río Biobío (Chile), integrando monitoreo ambiental, análisis fisicoquímico y evaluación biológica en organismos modelo de distintos niveles tróficos. El estudio incluyó un monitoreo ambiental realizado durante 2022 en cuatro puntos representativos del río Biobío (Alto Biobío, Santa Bárbara, Hualqui y Hualpén), considerando diferentes estaciones del año. Se recolectaron muestras de agua superficial que fueron analizadas mediante espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) para determinar concentraciones elementales asociadas a TiO₂. La detección y caracterización morfológica de nanopartículas se realizó mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM) y microscopía electrónica de barrido en modo de presión variable (VP-SEM) acoplada a espectroscopía de dispersión de energía (EDS). En paralelo, se desarrollaron bioensayos ecotoxicológicos con la microalga Chlorella vulgaris, siguiendo la guía OECD TG 201, y con el microcrustáceo Daphnia magna, mediante ensayos agudos y crónicos de acuerdo con la norma ISO 10706. Además, se evaluaron respuestas moleculares mediante RT-qPCR en genes asociados al metabolismo fotosintético (atpB, psaA, psaB, psaD, psbA y rbcL), utilizando 18S como gen de referencia. Las nanopartículas de TiO₂ fueron detectadas en todas las estaciones de muestreo, con concentraciones entre 17,6 y 22,9 μg/L, principalmente aguas abajo de plantas de tratamiento de aguas servidas. La microscopía electrónica confirmó tamaños entre 10 y 206 nm y la presencia de fases cristalinas de anatasa y rutilo, indicando un origen mixto natural y antropogénico. En Chlorella vulgaris, la exposición a concentraciones ambientalmente relevantes (1,1–17,6 μg/L) mostró una respuesta de crecimiento hormética, con estimulación a concentraciones intermedias y ausencia de inhibición en la dosis más alta. A nivel molecular, rbcL fue significativamente reprimido a 1,1–4,4 μg/L, mientras que psaA y psaD se sobreexpresaron a 8,8–17,6 μg/L, lo que indica un refuerzo compensatorio del fotosistema I. Estas trayectorias transcripcionales divergentes demuestran que los puntos finales moleculares revelan efectos subletales que no son evidentes únicamente a partir del recuento celular. En conjunto, estos resultados destacan el potencial de los genes relacionados con la fotosíntesis como biomarcadores tempranos para detectar estrés inducido por nanopartículas en productores primarios acuáticos. En Daphnia magna, no se observó toxicidad aguda, pero sí efectos crónicos significativos por vía trófica, con una NOAEC de 8,8 μg/L, LOAEC de 17,6 μg/L y EC₅₀ de 17,8 μg/L (R² = 0,916). Estos valores coinciden con las concentraciones ambientales detectadas en el río, indicando un riesgo ecológico real bajo condiciones naturales de exposición. La revisión bibliográfica incluida en esta tesis integró más de cien estudios recientes, identificando estrés oxidativo, genotoxicidad y alteraciones reproductivas como mecanismos comunes de toxicidad, y destacando la necesidad de incorporar enfoques moleculares y tróficos integrados en la evaluación de riesgo ambiental. En conjunto, los resultados demuestran que las nanopartículas de TiO₂ están presentes en el río Biobío y pueden alterar procesos biológicos esenciales, desde la regulación fotosintética en productores primarios hasta la reproducción de consumidores clave. Este trabajo aporta evidencia científica relevante para el monitoreo ambiental, la evaluación de riesgo ecológico y el desarrollo de marcos regulatorios orientados a la gestión de nanomateriales en ecosistemas de agua dulce en Chile.