FSBI BRIEFING PAPER: NANOTECHNOLOGY IN FISHERIES AND AQUACULTURE

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

RINGKASAN

Nanoteknologi mencakup aplikasi bahan pada skala nano untuk produk baru atau proses. Ini adalah industri yang berkembang pesat saat ini bernilai miliaran dolar AS, dengan banyak manfaat potensial bagi masyarakat. Ada peluang untuk perikanan dan industri akuakultur untuk menggunakan teknologi nano yang ada, dan juga untuk mengembangkan aplikasi baru khusus untuk industri. Potensi manfaat nanoteknologi untuk perikanan dan kebutuhan budidaya harus seimbang terhadap kekhawatiran bagi lingkungan dan kesehatan kerja pekerja. Poin-poin penting adalah sebagai berikut:

Buatan Nanomaterials (NMS), kadang-kadang disebut NMS direkayasa atau NMS diproduksi, adalah bahan baru yang memiliki setidaknya satu dimensi <100 nm atau memiliki ukuran utama dalam kisaran 1-100 nm. Bahan-bahan ini diproduksi dalam berbagai bentuk fisik yang berbeda termasuk nanopartikel (NP), nanorods, nanotube, nanospheres dan kawat nano. Kelas kimia utama termasuk NP metalik, berbasis karbon NMS [nanotube karbon (CNT), bola fullerene karbon] dan berbagai komposit yang terbuat dari lebih dari satu substansi kimia. Permukaan NMS juga dapat functionalised untuk menciptakan banyak kimia yang berbeda.

NMS Diproduksi sudah digunakan dalam produk konsumen dan pemodelan paparan memprediksi konsentrasi lingkungan ng l-1 untuk ug rendah l-1 tingkat NMS di permukaan air. Dampak jangka panjang dari konsentrasi ini diprediksi pada ikan saat ini tidak jelas, dan efek-efek kronis pada lingkungan tidak dapat dikesampingkan.

Nanoteknologi sudah diterapkan dalam industri makanan. Aplikasi untuk perikanan dapat mencakup nanopolymers dan coating untuk memperkuat kemasan makanan untuk melindungi fillet ikan halus. Kehidupan rak ikan dan kerang dapat ditingkatkan dengan penggunaan nanocoatings antibakteri, dan film polimer transparan yang dapat membantu mengeluarkan oksigen dari seluruh produk makanan. Nanosensors pada kemasan makanan juga dapat digunakan untuk melaporkan kerusakan ikan atau kerang. Sebuah program keterlibatan publik diperlukan untuk memastikan kepercayaan publik terhadap penggunaan makanan nanoteknologi oleh industri.

pengiriman mikronutrien atau bahan yang tidak stabil di aquafeeds. Sebagai contoh, penggunaan teknologi nanoencapsulation untuk vitamin yang larut dalam lemak, mineral dan asam lemak mungkin menguntungkan. Beberapa NMS dapat mengubah sifat fisik (misalnya apung, kekerasan) dari pakan.

Untuk kesehatan ikan dalam budidaya, aplikasi nanotechnological termasuk permukaan antibakteri dalam sistem budidaya, nanodelivery produk hewan dalam makanan ikan menggunakan berpori struktur nano, dan nanosensors untuk mendeteksi patogen dalam air. Ada banyak aplikasi nanoteknologi dalam pemurnian air untuk menghilangkan mikroba, bahan kimia organik dan logam.

Dari sudut pandang teknik, ada sejumlah bahan bangunan baru, tekstil dan kain yang dapat digunakan dalam teknik budidaya dan di kapal penangkap ikan. Ini termasuk nanofibers karbon yang lebih dari 100 kali lebih kuat dari baja yang dapat digunakan dalam konstruksi kandang, jaring serta tali tambat. Sifat antibakteri dari NMS dapat digunakan untuk mencegah biofouling pada struktur laut.

Ada tubuh besar pengetahuan tentang kesehatan dan keselamatan kerja NMS. Catatan panduan yang tersedia untuk pengusaha dari berbagai instansi pemerintah, termasuk

Kesehatan dan Keselamatan Eksekutif di Inggris The diprediksi risiko kesehatan kerja dari NMS mungkin rendah bagi pekerja perikanan, mengingat bahwa beberapa staf akan menggunakan NMS mentah atau partikel bebas. Bimbingan yang tersedia untuk penanganan yang aman oleh staf ilmiah di laboratorium penelitian.

Manfaat potensial dari nanoteknologi untuk perikanan dan industri akuakultur harus seimbang dengan risiko terhadap lingkungan. Perilaku koloid dari NP diuraikan secara singkat. Penelitian laboratorium menunjukkan bahwa mg l-1 tingkat NMS bebas yang beracun untuk beberapa ikan dan invertebrata. Efek sub-mematikan dicatat pada 100 mg untuk 1 mg-l 1 dari NMS dan termasuk banyak efek yang ditemukan dengan bahan kimia tradisional sepertigangguan pernapasan, cedera insang, gangguan biokimia dan efek pada perkembangan embrio. Data kadar racun lingkungan sejauh ini menunjukkan bahwa NMS diproduksi mungkin memiliki toksisitas relatif rendah dibandingkan dengan beberapa bahan kimia tradisional. Namun, ada banyak kesenjangan data, termasuk kurangnya data pada spesies penting untuk budidaya dan perikanan.

Metode pengukuran untuk pemantauan lingkungan dari NMS dan pengawasan dari NMS dalam produk, terutama makanan seperti ikan fillet, diperlukan.

Laporan tersebut menyimpulkan, atas dasar bukti saat ini, bahwa manfaat menggunakan nanoteknologi di perikanan dan budidaya cukup besar, dan potensi bahaya tidak menahan inovasi, dan tanggung jawab penggunaan nanoteknologi di industri ini.

INTRODUCTIONAIMS AND INTENDED AUDIENCE

Penonton untuk kertas pengarahan ini adalah profesional yang bekerja di perikanan dan industri akuakultur. Tujuan keseluruhan adalah untuk menguraikan apa nanoteknologi dan Nanomaterials (NMS) yang, dan kemudian pergi ke menjelaskan aplikasi potensi mereka dalam perikanan dan industri akuakultur. Dokumen ini dimaksudkan sebagai panduan praktis dengan beberapa latar belakang pada kimia dari NMS dan efek biologis mereka pada ikan, tapi fokus utama akan berada di aplikasi. Ini termasuk pertimbangan untuk umpan ikan baru, kemasan makanan / umur simpan ikan segar, bahan untuk teknik budidaya dan kapal penangkap ikan, teknologi kualitas air dan pengiriman obat ikan. Kami juga memberikan gambaran tentang pertimbangan kesehatan dan keselamatan untuk NMS, baik untuk melindungi kesehatan pekerja dan efek pada spesies air.

WHAT IS NANOTECHNOLOGY AND WHAT IS THE INDUSTRY WORTH?

Nanoteknologi mencakup aplikasi bahan pada skala nano untuk menghasilkan produk baru atau proses, dan dengan banyak potensi manfaat bagi masyarakat (Roco & Bainbridge, 2005). Industri nanoteknologi telah berkembang dengan pesat. Perkiraan awal (NSF, 2001) memprediksi nilai ekonomi global nanoteknologi di sekitar satu triliun dolar AS sekitar tahun 2015, dengan proporsi yang signifikan pada tema keberlanjutan, termasuk produksi pangan dan pertanian. Ini prediksi awal mungkin terlalu optimis, tapi tetap saja, investasi global dalam nanoteknologi adalah sekitar 4 · 6 miliar dolar AS oleh pemerintah dan 4 · 5 miliar dolar AS oleh perusahaan komersial pada tahun 2005 (Lux, 2006). Pertumbuhan industri ini dicontohkan oleh lebih dari seribu produk yang berbeda yang mengandung NMS pada tahun 2009 (http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/analysis_draft/), dan perkiraan

penjualan dari nanoteknologi senilai sekitar tahun 1500 miliar dolar AS pada 2010 (http: //www.nanowerk.com/spotlight/spotid=1792.php/). Jelas, industri nanoteknologi merupakan pasar yang berkembang. Aplikasi, risiko dan manfaat telah dibahas untuk pertanian dan produksi pangan, terutama dalam laporan awal dari Woodrow Wilson International Centre for Scholars (Kuzma & VerHage, 2006), namun aplikasi saat ini dan potensi nanoteknologi di perikanan atau budidaya memiliki belum ditinjau.

WHAT ARE NANOMATERIALS?

NMS buatan manusia, kadang-kadang disebut NMS direkayasa atau NMS diproduksi, yang bahan novel dengan dimensi nano. Ada beberapa definisi dari NMS tapiumumnya sepakat bahwa mereka memiliki setidaknya satu dimensi <100 nm (Masciangioli & Zhang, 2003; Roco, 2003) atau memiliki ukuran utama dalam kisaran 1-100 nm (SCHENIR, 2007). Bahan-bahan ini telah diproduksi dalam berbagai bentuk kimia yang berbeda, jenis utama termasuk nanometals [misalnya nanopartikel perak (NP)], oksida logam (mis TiO2 NP), bahan berbasis karbon seperti karbon nanotube (CNT) dan karbonbola (misalnya fullerene C60, yang sering disebut 'bola bucky' oleh media) sertakomposit terbuat dari beberapa zat seperti nanoceramics dan titik-titik kuantum(Boxall et al, 2007;.. Batu et al, 2010). Yang terakhir ini dapat mencakup kombinasi darilogam beracun yang dikenal, seperti ZnS dan CdSe, digunakan dalam titik-titik kuantum untuk lightemitting baru dioda (LED; Bae et al, 2009)

Namun, ada potensi untuk nomor tak terbatas kimia untuk NMS. Hal ini dimungkinkan untuk difungsikan permukaan NMS dengan kelompok hidroksil, gugus asam karboksilat, residu sulfat, dll bahan kimia pada permukaan NM dapat kovalen terikat, dan pada dasarnya bagian dari struktur material, atau longgar melekat lapisan permukaan (misalnya NP logam berlapis sitrat). 'Generasi kedua' NMS kini juga muncul dengan bentuk tiga dimensi yang kompleks, dan / atau mengandung beberapa zat kimia yang berbeda. NMS sekarang sedang diproduksi dengan permukaan yang sangat difungsikan untuk aplikasi yang sangat spesifik (misalnya difungsikan CNT). Dikatakan bahwa kimia permukaan material sebagian bertanggung jawab untuk beberapa sifat fisiko-kimia pada skala nano (lihat ulasan, Handy et al, 2008a;. Ju-Nam & Lead, 2008;. Klaine et al, 2008) yang akan menginformasikan pada pengembangan produk dan aplikasi baru

NMS dapat dibuat menjadi berbagai bentuk termasuk nanofilms, kawat nano, nanotube dan NP, yang dapat bulat atau berbentuk batang (Nowack & Bucheli, 2007). Bahan-generasi kedua sekarang memperkenalkan bentuk baru, termasuk nanoneedles (tinggi-aspek rasio kristal dengan tips tajam), dan struktur karbon roset berbentuk. Ukuran utama dan bentuk material mungkin bukan satu-satunya pertimbangan. Sebagai contoh, CNT dapat dipolimerisasi menjadi serat karbon yang mungkin beberapa mm panjang dan NP dapat membentuk agregat atau kelompok yang dapat beberapa ratus nm diameter. NMS diproduksi juga dapat dimasukkan ke dalam produk dalam berbagai cara, seperti pelapis permukaan, laminasi atau sebagai bahan tersebar dalam matriks suatu produk (Hansen et al., 2008). Misalnya, pelapis permukaan nano pada kain untuk membuat mereka tahan air, nanolaminates antibakteri pada kemasan makanan dan masuknya NMS ke dalam matriks beton untuk membuat tahan terhadap erosi air asin. Banyak aplikasi produk telah diusulkan untuk NMS dalam elektronik, aditif bahan bakar, bahan bangunan, tekstil, cat, makanan, peralatan medis, bioremediasi, teknologi pengolahan air limbah dan produk perawatan

pribadi (Aitken et al, 2006;. Chaudhry et al, 2008. ; Sozer & Kokini, 2009). Sejumlah bidang produk tersebut akan relevan dengan budidaya dan perikanan

APPLICATIONS OF NANOMATERIALS IN FISHERIES AND AQUACULTURE

NANOMATERIALS IN FISH FOOD AND FISH PACKAGING

Nanoteknologi sudah diterapkan di industri makanan (ulasan, Chaudhry et al, 2008;.. Tiede et al, 2008) dan kepentingan termasuk bagaimana NMS dapat mempengaruhi struktur, tekstur dan kualitas makanan, serta aplikasi teknologi dalam produksi, pengolahan, penyimpanan, transportasi dan ketertelusuran bahan makanan. Ada sejumlah aplikasi potensial dalam kaitannya dengan ikan dan produksi kerang (Tabel I). Sifat mudah rusak dari ikan segar menjadi perhatian lama, dan setiap kemasan yang dapat meningkatkan kehidupan rak ikan segar akan menguntungkan. Ada beberapa cara dengan mana ini dapat dicapai. Pertama, nanopolymers dan coating yang tersedia untuk memperkuat kemasan (De Azeredo, 2009) dan ini bisa mengurangi timbulnya memar atau kerusakan mekanis fillet ikan dikemas. Nanopackaging dapat dibuat dari polimer nano alami, seperti selulosa dan pati, atau partikel kitosan (De Azeredo, 2009), dan karena itu cenderung biodegradable, tidak seperti beberapa plastik konvensional (Thompson et al., 2004). Kuat dan ringan nanopackaging juga telah menyarankan untuk industri daging (Lee, 2010).

Produk ikan segar juga binasa karena aktivitas mikroba. Kemasan dapat dibuat dengan permukaan antimikroba dan antijamur (De Azeredo, 2009;. Moraru et al, 2003), dan nano perak terutama terkenal karena sifat antibakteri (M¨uhling et al., 2009). Oksidasi makanan, baik melalui aktivitas mikroba atau hanya karena adanya oksigen, adalah masalah terkenal untuk kehidupan rak ikan (Richards et al., 1998). Film oksigen-pemulungan menggabungkan nano titania telah diusulkan (De Azeredo, 2009), atau film-permeabel selektif gas yang mengecualikan oksigen dari wadah (nanoclay transparan polimer; Priolo et al,. 2010). Demikian pula, nanoteknologi dapat dimanfaatkan untuk mendeteksi gas yang dilepaskan dari memburuk fillet ikan, seperti karbon dioksida (Von B¨ultzings Lowen et al., 2002).

Minyak ikan juga digunakan secara luas dalam industri makanan dan nanoencapsulation dengan maltodextrin dikombinasikan dengan biopolimer aktif permukaan pati atau whey protein konsentrat disarankan sebagai metode untuk melestarikan rasa dan kualitas ikan minyak yang digunakan dalam pengolahan makanan (Jafari et al., 2008). Ada banyak aplikasi potensial NMS di aquafeeds. Penambahan agen antimikroba atau antijamur (atas) sama-sama berlaku untuk melestarikan karung makanan ikan. Namun, nanoteknologi mungkin menawarkan beberapa keuntungan yang signifikan dalam pengiriman mikronutrien atau bahan kurang stabil lain untuk ikan. NMS mungkin digunakan untuk menyertakan atau mantel (teknologi nanoencapsulation) nutrisi yang biasanya akan menurunkan, seperti asam lemak, atau memiliki efisiensi asimilasi terbatas di seluruh usus ikan, karena mereka sukar larut (misalnya vitamin yang larut dalam lemak). Nanoencapsulation Teknologi telah disarankan untuk karotenoid, trace mineral, vitamin dan asam lemak, dengan meningkatkan bioavailabilitas menjadi tujuan utama (Acosta, 2009; melihat Bouwmeester et al., 2009).

Sebagai contoh, nano-misel terbuat dari kasein yangdiusulkan sebagai kendaraan untuk bahan hidrofobik seperti vitamin D2 (Semo et al.,2007). Suplemen mineral nano mungkin menyediakan sumber jejak logam, tanpakerugian feses yang luas biasanya terkait dengan garam mineral (misalnya garam-garam Fe;Carriquiriborde et al., 2004). Nanoforms natrium selenite sudah diusulkan untuk

meningkatkan penyerapan selenium dalam ruminansia (Romero-Perez et al., 2010). NMS mungkin juga menawarkan alternatif untuk bentuk-bentuk organik suplemen makanan, di mana antinutritional faktor (pestisida insidental, logam beracun, dll) di bahan kadang-kadang bisa masalah (Berntssen et al., 2010).

Selain meningkatkan bioavailabilitas dan stabilitas bahan makanan, NMS dapat digunakan untuk mengubah sifat fisik makanan ikan. Pemborosan makanan dan polusi dalam akuakultur karena stabilitas miskin makanan, tekstur atau daya apung yang tidak pantas pelet adalah masalah lama (Handy & Poxton, 1993). Penambahan kecil NMS dapat secara dramatis mengubah sifat fisik pelet makanan. Sebagai contoh, penambahan karbon nanotube berdinding tunggal (SWCNTs) untuk trout makanan dapat mengakibatkan pelet keras yang tidak fragmen mudah dalam air (Handy, unpubl obs..). Pelangi trout mudah makan makanan yang mengandung NMS (hingga 100 mg kg-1 TiO2 NP, Ramsden et al.,2009; 500 mg kg-1 C60 dan 500 mg kg-1 SWCNT, Fraser et al., 2010) tanpa kehilangannafsu makan atau tingkat pertumbuhan. Menambahkan beberapa mg dari NM ke pakan ikan untuk memodifikasi sifat fisik pelet ikan karena itu akan tampak proposisi praktis untukindustri aquafeed. Jelas, percobaan gizi ikan akan diperlukan untuk setiap feed baruformulasi yang mengandung NMS, tetapi ini akan menjadi prosedur normal dalam mengembangkan makanan ikan komersial (lihat di bawah untuk deteksi NMS dan pengaruhnya terhadap ikan kesehatan).

Tentu saja, pertanyaan tetap lebih opini publik, dan apakah konsumenakan senang untuk makan ikan yang mungkin mengandung NMS diproduksi. Situasisejauh ini untuk nanoteknologi sangat berbeda dari situasi yang terjadi dengan makanan rekayasa genetika (makanan GM). Bukti menunjukkan bahwa persepsi publikumumnya mendukung nanoteknologi, dan ini adalah sebagian karena upayauntuk memastikan bahwa informasi tentang NMS berada dalam domain publik pada tahap awal (Anderson et al, 2005;. Berguna & Shaw, 2007). Namun, beberapa analisis risikoefek jangka panjang potensi NMS diproduksi dalam makanan manusia diperlukan. Untukindustri akuakultur, risiko eksposur akan berhubungan dengan bagian-bagian yang dapat dimakan ikan, seperti otot. Data sejauh ini menunjukkan bahwa tingkat NP logam dalam jaringan ikan dari diet mengandung mg kg-1 jumlah NP logam cenderung urutan ng-g 1 ataujumlah ug rendah (lihat TiO2 di Ramsden et al., 2009). Saat ini belum ada buktibahwa tingkat tersebut akan menjadi racun bagi manusia melalui diet, tapi kami juga harus memperhatikan bahwa studi mamalia dapat menunjukkan izin sangat lambat dari NMS dari tubuh (misalnya karbon hitam;. Lam et al, 2004). Risiko kesehatan manusia, jika sama sekali, karena itu mungkin terkait dengan waktu hidup makan ikan dengan ng atau jumlah yang lebih rendah dari NMS. Namun, jenis ini yang menjadi perhatian adalah bukan masalah baru. Risiko yang dapat diterima dari kimia gigih dalam ikan dapat dimakan (misalnya pestisida, merkuri) diidentifikasi dalam undang-undang pada tingkat diijinkan kontaminan pakan dalam budidaya (Berntssen et al., 2010). The Pendekatan yang sama dapat diterapkan untuk NMS.

Untuk beberapa NMS, ada bentuk-bentuk bubuk massal (tidak nano) yang telah digunakan dalam industri makanan selama beberapa dekade. Sebagai contoh,bentuk anatase TiO2 (E171) banyak digunakan sebagai agen pemutih dalam industri makanan (Powell et al., 2000). Dalam kasus ini, uji keamanan mengkonfirmasi perbedaan antara sebagian besar bahan kimia yang ada dan nanoform yang bisa dilakukan. Secara keseluruhan, potensi manfaat dari NMS diproduksi dalam makanan yang cukup besar, dan isu-isu keamanan yang sangat masalah dikelola, yang seharusnya tidak menjadi penghalang untuk penggunaan inovatif nanoteknologi di aquafeeds atau penggunaan NMS dalam kemasan fillet ikan. Namun, sementara masyarakat umumnya tidak merugikan nanoteknologi (Anderson et al., 2005), maka akan lebih bijaksana untuk melakukan penelitian ilmu sosial lebih lanjut tentang isu spesifik publik penerimaan NMS dalam produk ikan yang dapat

dimakan. Ada juga perlu program keterlibatan publik untuk menjelaskan penggunaan nanoteknologi oleh industri serta sebagai manfaat dan risiko kepada konsumen. Misalnya, kepercayaan publik dalam makanan keselamatan ikan dimakan akan menjadi penting untuk penggunaan berkelanjutan nanoingredients pada ikan feed.

FISH HEALTH IN AQUACULTURE

Potensi manfaat nanoteknologi dalam budidaya intensif cukup besar. Defra (2009) memperkirakan bahwa ikan tahunan / produksi kerang di akuakultur adalah senilai £ 43.000.000 untuk Inggris saja, dengan lebih £ 22.000.000 dari hias perdagangan ikan (misalnya ikan mas, Cyprinus auratus, Linnaeus, 1758) dan £ 400,000,000 penjualan barang kering. Untuk keamanan pangan jangka panjang, Defra (2009) mengidentifikasi strategis pentingnya pengembangan budidaya berbasis lahan untuk menggantikan memancing (bersama mencoba untuk melestarikan stok ikan liar). Berbasis lahan budidaya memiliki beberapa keuntungan, seperti kemudahan akses ke ikan, dan beberapa kemampuan untuk menghindari peristiwa polusi yang terjadi di lingkungan alam. Namun, sejumlah tantangan teknologi tetap, misalnya, berurusan dengan limbah nitrogen yang cukup dari sistem budidaya (Handy & Poxton, 1993). Di sini, nanoteknologi mungkin memberikan langkah perubahan dalam kemampuan teknologi kami, misalnya paten AS sudah mengajukan 'membran pintar' untuk menghapus nitrat dari air (nomor paten: 7632406, dikeluarkan 15 Desember 2009). Nanoteknologi memiliki peran besar untuk bermain dalam menyediakan bahan konstruksi baru untuk penyaringan air dan pemurnian (lihat Berguna & Shaw, 2007), pemantauan kualitas air dan pendekatan baru untuk kesehatan ikan diagnostik. Kualitas air, tentu saja, merupakan faktor penting dalam kesehatan ikan. Kekhawatiran standar termasuk memastikan kualitas air untuk kebutuhan mendesak dari spesies (misalnya terlarut kadar oksigen, suhu, salinitas), penghapusan limbah nitrogen serta interaksi parameter ini (lihat, Handy & Poxton, 1993). Ada juga kekhawatiran tentang patogen. Memang, penyakit ikan ini bisa dibilang salah satu utama ancaman terhadap sistem budidaya intensif (Toranzo et al., 2005). Antimikroba yang sifat NMS seperti nano titania dan nano perak (M¨uhling et al., 2009) dapat dimanfaatkan untuk mengurangi penumpukan bakteri dalam sistem akuakultur. Tambahan lagi untuk menambahkan NMS antibakteri untuk makanan, ini dapat mencakup pelapis antibakteri pada sisi tangki ikan dan pekerjaan pipa untuk mencegah biofouling. Mirip dengan polimer dan film yang digunakan untuk kemasan makanan, NMS ini bisa diperbaiki ke permukaan sehingga bahwa ancaman terhadap sistem biofiltrasi sensitif digunakan dalam re-sirkulasi akuarium adalah diabaikan.

Nano adalah aspek yang berkembang pesat dari nanoteknologi (review, Freitas, 2005) dan ada kesempatan untuk menggunakan kemajuan teknologi untuk memantau dan meningkatkan kesehatan ikan. Stabilitas miskin farmasi dalam air alami telah pasti menyebabkan banyak obat-obatan ikan yang disampaikan melalui makanan, atau menerima bahwa banyak dari pengobatan air mungkin hanya hanyut. NMS memiliki dimanfaatkan untuk membuat sistem pengiriman obat baru bagi manusia, dan ini mungkin juga dapat digunakan untuk obat-obatan hewan termasuk untuk ikan. Pendekatan termasuk padat sistem pengiriman obat inti (SCDDS), yang melibatkan lapisan padat NP dengan shell asam lemak mengandung obat yang menarik. Metodologi karya ini pada suhu yang relatif rendah dan tekanan, sehingga sangat berguna untuk heatsensitive atau obat-obatan labil (Mitchell & Trivedi, 2010). NMS berpori juga bisa digunakan sebagai matriks pemberian obat. Misalnya, partikel silika mesopori bisa digunakan untuk pelepasan terkontrol zat (Strømme et al., 2009). Yang terakhir ini teknologi bisa, misalnya, digunakan untuk memberikan vaksin ikan. Nanosensors juga menjadi tersedia untuk mendeteksi patogen. Sekarang mungkin untuk

mendeteksi tunggal partikel virus menggunakan nanosensors listrik (Patolsky et al., 2004), dan jelas nanosensors akan memiliki peran penting untuk bermain dalam diagnosis penyakit dalam langsung masa depan.

Nanoteknologi juga memiliki aplikasi dalam pemurnian air. Ini termasuk penggunaandari NMS antibakteri untuk menghilangkan patogen secara langsung atau untuk meningkatkan fotodegradasi patogen dengan ultraviolet (UV) pengobatan (Li et al., 2008). Penggunaan emas dan perak NP dalam pemurnian air untuk menghilangkan konsentrasi rendah senyawa halogen seperti pestisida dan logam berat dilaporkan, dengan beberapa produk yang komersial tersedia (review, Pradeep & Anshup, 2009). Metode nanofiltrasi jugadisarankan lebih filtrasi skala mikron tradisional untuk sangat meningkatkan penghapusan asing zat dari air (Zodrow et al., 2009). Penerapan nanofibres ZnO pada film tipis juga telah digunakan untuk degradasi fotokatalitik bahan kimia organik seperti TRIKLOROFENOL (Aal et al., 2009). Jelas, pemurnian air berbasis nano teknologi dengan cepat muncul, dan dengan beberapa produk yang tersedia secara komersial, itu hanya mungkin menjadi langkah yang relatif kecil untuk beradaptasi pendekatan ini untuk digunakan dalam budidayasistem.

ENGINEERING OF AQUACULTURE SYSTEMS, BOATS AND FISHING GEAR

Nanoteknologi menawarkan sejumlah besar baru bahan bangunan, tekstil, kain danperangkat elektronik (lihat review di nanoproducts, Aitken et al., 2006). Untuk rekayasa dalam budidaya, bahan yang dapat menawarkan peningkatan kekuatan untuk kandang ikan konstruksi tanpa perlu menambah berat akan menguntungkan. Di sini, CNT sangat penting. Serat CNT adalah ringan dan sangat kuat. Generasi baru Serat CNT memiliki kekuatan untuk rasio berat yang ca. 30 kali lebih tinggi dari Kevlar dan 117 kali dari baja (Chang et al., 2010). Hal ini membuat serat CNT yang bahan terkuat yang dikenal manusia. Tali tambat tradisional dapat diperkuat oleh tenun serat CNT ke helai tali, dan kekuatan tarik melebihi 10-20 GPa diharapkan, melebihi banyak teknologi tali saat ini (Chae & Kumar, 2006). Sifat antibakteri diuraikan sebelumnya untuk NMS lainnya juga dapat digunakan untuk mencegah biofouling dari struktur laut. Untuk yang terakhir, mungkin ada ada beberapa kekhawatiran tentang memperkenalkan logam terlarut dalam lingkungan di mana mekanisme antibakteri melibatkan toksisitas ion logam bebas (misalnya mungkin terjadi dengan Ag NP). Namun, NMS lain menunjukkan kelarutan miskin dan menggunakan oksigen reaktifkimia sebagai mekanisme antibakteri (misalnya TiO2), dan dapat dimasukkan ke dalamlapisan antibakteri yang stabil.

OCCUPATIONAL HEALTH AND SAFETY OF NANOMATERIALS

Ada literatur yang muncul pada kesehatan dan keselamatan NMS diproduksi,dengan laporan dari badan pengawas seperti Kesehatan dan Keselamatan Eksekutif diInggris (Aitken et al., 2004) dan dari lembaga serupa di negara lain, terutamaU.S.A. (NIOSH, 2009). Ada juga jaringan kesehatan dan keselamatan berguna yang nyamanmempertemukan berbagai macam informasi kesehatan dan keselamatan (misalnya Safenano,http://www.safenano.org/Home.aspx/; NanoimpactNet, http: //www.nanoimpactnet.eu /). Maklum, perhatian telah diberikan kepada pekerja yang terlibatdalam pembuatan NMS, dan situasi di mana para pekerja bisa terkena ultrafinedebu yang mengandung bahan baku (Donaldson et al., 2002). Namun, jenis inieksposur akan kurang relevan dengan staf di industri perikanan budidaya dan,

di mana sebagian besar kontak kemungkinan akan dengan produk komersial yang mengandung NMS.Setiap produk komersial seperti bahan bangunan baru, atau bahan penyaringan air,akan tunduk pada evaluasi keselamatan normal untuk barang-barang konsumsi sebelum publikpenjualan, meskipun rincian persis bagaimana konsumen mungkin terkena atas seluruh yangkehidupan produk masih diperdebatkan (Thomas et al., 2006). Ini juga menimbulkan masalahpelabelan produk sehingga konsumen (termasuk petani ikan) dapat membuat informasipilihan tentang penggunaan (atau tidak) dari produk nano yang mengandung. Pelabelan ini seharusnya tidakhanya informatif konten atau bahan tetapi juga memiliki label bahaya. Dalam kerjapengaturan, banyak lembar data keamanan bahan (MSDS) digunakan untuk 'in-house'penilaian risiko saat ini tidak mengandung informasi bahaya-nano spesifik. ini adalahsebagian karena sistem informasi data bahaya internasional didasarkan pada kimiaformula, tidak struktur fisik. Dengan demikian, lembar data keamanan untuk grafit dan murnifullerene karbon (baik murni karbon dari perspektif klasifikasi kimia)mungkin berisi informasi toksisitas yang sama, yang berasal dari data pada tradisionalbentuk kimia (lihat Berguna & Shaw, 2007 untuk diskusi). Anomali ini di informasi keselamatan sekarang diakui, dan berbagai upaya internasional (Organisasi Standar Internasional, Organisasi untuk Kerjasama Ekonomi danPengembangan) mencoba untuk mengatasi masalah ini untuk NMS.Namun, mungkin ada beberapa kekhawatiran untuk kegiatan penelitian dan pengembangan diindustri akuakultur. Misalnya, dalam situasi di mana para pekerja sedang mempersiapkan baruformulasi pakan yang mengandung NMS di laboratorium. Pajanan NMSdi laboratorium penelitian juga telah diteliti (Demou et al, 2009;.. Tsai et al,2009). Bukti menunjukkan bahwa prosedur rutin dengan beberapa gram diproduksiNMS, seperti sonikasi dan pengadukan, tidak menghasilkan apapun pekerja yang cukuppaparan ketika tindakan pencegahan normal digunakan di laboratorium (misalnya sarung tangan, yang cocoksenja masker atau penggunaan asap lemari berventilasi). Oleh karena itu tidak dipertimbangkan bahwamenguraikan pakaian pelindung pribadi akan dibutuhkan untuk kegiatan penelitian rutin,tapi tentu saja, para peneliti diwajibkan untuk melaksanakan penilaian risiko kimia untukNMS sebelum mereka mulai bekerja, karena dengan prosedur laboratorium lainnya.

ENVIRONMENTAL PROTECTIONFATE AND BEHAVIOUR OF NANOMATERIALS IN THE ENVIRONMENT

Kehadiran bahan nano di lingkungan bukanlah hal yang baru, dan alamNMS telah ada mungkin karena bumi terbentuk (Handy et al., 2008b). Dalam air,bahan alami ini sering disebut sebagai 'koloid alami', didefinisikan sebagai partikelmateri dalam 1 nm sampai 1 m berbagai ukuran, yang mungkin terdiri dari makromolekulbahan organik (misalnya asam humat dan fulvat, peptida, protein) serta koloidspesies anorganik (zat besi hidro dan oksida mangan, lihat buffle, 2006). Di tanahdan sedimen, NP alam termasuk tanah liat, bahan organik dan besi oksida (Klaineet al., 2008 dan referensi di dalamnya). Namun, kehadiran NMS alam dilingkungan tidak berarti bahwa organisme sudah disesuaikan dengan manufakturNMS. Hal ini tidak terjadi, dengan bahan yang direkayasa untuk kimia tertentudan sifat permukaan yang tidak mudah ditemukan di alam.Saat ini, tidak ada metode rutin untuk mengukur NMS diproduksi dilingkungan, dan akibatnya, perkiraan tingkat lingkungan terutama berasaldari model konseptual dari rilis NP. Pemodelan ini memberikan perkiraan kemungkinan

konsentrasi NM diproduksi di permukaan air (sungai, danau) di ng-l 1ug rendah l-1 range (Boxall et al, 2007;.. Gottschalk et al, 2009; Nowack & Bucheli,2007). Ini hanya prediksi dan nasib dan perilaku NMS diproduksi disistem penting, seperti lautan, yang kurang dipahami. Secara tradisional, manufakturdasar untuk industri kimia telah terletak di muara mana limbahair dapat dibuang. Meskipun tingkat NMS belum dihitung lagi,nampaknya limbah laut sedang diproduksi yang berisi diproduksiNMS. Klaine dkk. (2008) dirangkum nasib potensi dan perilaku diproduksiNMS di lingkungan laut. Secara singkat, pH basa dan tinggi ionkekuatan (konsentrasi NaCl) dalam air laut akan cenderung untuk mempromosikan aglomerasi yangatau agregasi dari NMS, dan deposisi NMS diharapkan dalam sedimen pesisir, sepertiserta di zona yang berbeda dari lautan (Gbr. 1). Jadi, pemaparan bentikspesies di wilayah pesisir nampaknya, dan spesies akhirnya pelagis di laut terbuka juga. Mungkin juga ada risiko NMS terakumulasi di permukaan mircolayersdari lautan, di mana sifat ketegangan kental dan permukaan bisa menjebak NMSdi microlayer di permukaan laut (Simpkiss, 1990; Wurl & Obbard, 2004).Namun, banyak informasi tentang nasib dan perilaku NMS berasal daripenelitian air tawar (ulasan, Handy et al, 2008a;. Ju-Nam & Lead, 2008; Klaineet al., 2008) dan beberapa konsep penting telah muncul yang relevan denganperikanan (Handy et al, 2011a.): (1) bentuk NP emulsi dan dispersi dalam cairan,mereka biasanya tidak membentuk solusi dalam konteks kimia tradisional berair;(2) NP cenderung membentuk agregat (misalnya partikel menempel satu sama lain) atau gumpalan(misalnya partikel longgar bergabung bersama atau kadang-kadang terjerat dengan alamibahan organik), dan koloid kimia ini akan sangat mempengaruhi lingkungannasib dan bioavailabilitas NM tersebut; (3) koloid kimia sangat dipengaruhi olehfaktor abiotik kimia air. Aspek yang paling penting di sini adalah pH air,kehadiran ion divalen dan kekuatan ion, meskipun suhu air danKehadiran / jenis bahan organik alami di dalam air juga bisa menjadi penting (Handyet al., 2008a, c). Interaksi antara NP individu biasanya melibatkan lemahpasukan, seperti tolakan Ditanggung, menyebar lapisan ganda potensial dan Van der Waalstarik (lihat Berguna et al., 2008a). Kekuatan ini dijelaskan dalam teori DLVO (DLVO dari nama-nama penulis asli dari teori; Derjaguin & Landau,1941; Verwey dan Overbeek di Verwey et al., 1948), yang merinci fiturinteraksi partikel untuk partikel berbentuk bola (Handy et al., 2008a).Koloid kimia ini mungkin memiliki beberapa implikasi yang sangat penting bagipaparan dari spesies air. Misalnya, kenaikan yang sangat kecil di atas salinitasbahwa air tawar (misalnya 2 · 5 bagian per seribu) dapat menyebabkan agregasi partikel danpenurunan besar dalam jumlah partikel (atau konsentrasi massa) dalam air (Stolpe& Hassell¨ov, 2007). Dengan demikian, partikel dapat cepat dihapus dari kolom airpada masuk ke air laut (Klaine et al., 2008). Di air tawar, kehadiran organikHal seperti asam humat dan fulvat dapat menstabilkan NP dalam kolom air (Timbal& Wilkinson, 2006). Dengan demikian, orang mungkin berharap konduktivitas rendah, bergambut, perairan lembutSkotlandia untuk mendukung dispersi partikel. Atau, hard, perairan kapur dariSouthern England mungkin tidak. Tentu saja, generalisasi ini akan memiliki pengecualian.Khususnya, hidrologi dari sistem air itu sendiri mungkin penting. Laju aliran,pencampuran dan agitasi air akan mengubah agregasi dan presipitasi proses.Dalam air tenang, salah satu mungkin berharap deposisi ke film tipis (misalnya batu dan kerikildi dasar sungai) atau di ruang mati antara kerikil dan pasir (Hassell¨ov & vonder Kammer, 2008). Ini bisa menyajikan habitat mikro penting untuk embrio ikan danlarva, serta kerang, dengan konsentrasi yang lebih tinggi dari NMS daripada yang diantisipasi.

ECOTOXICITY TO FISHES AND SHELLFISH

The ekotoksisitas dari NMS diproduksi untuk satwa liar termasuk ikan dan invertebratatelah banyak Ulasan (ulasan, Handy et al, 2008a;. Karhu & Savolainen,2010; Klaine et al., 2008; Moore, 2006; P'erez et al., 2009), dan bagian berikutadalah ringkasan dari tinjauan yang lebih rinci tentang ikan oleh Berguna dkk. (2011a). Banyakpenelitian ekotoksikologi telah difokuskan pada organisme yang digunakan dalam peraturantoksikologi, seperti invertebrata air tawar kecil seperti Daphnia magna, danpoin sederhana end digunakan dalam tes tersebut (misalnya kelangsungan hidup, pertumbuhan dan reproduksi) yangselanjutnya dipertimbangkan dalam penilaian risiko lingkungan (Derek et al, 2008;. Owen& Berguna, 2007). Banyak percobaan telah digunakan air tawar normal, dan sebagian besarisu fisiko-kimia seperti bagaimana pH, kesadahan air, kehadiran tertentuion divalen seperti Ca, kekuatan ion, dll mengubah racun lingkungan tetap harus diselidikiuntuk ikan dan kerang. Hal ini belum jelas mana dari banyak faktor abiotik di NMkimia akan berubah menjadi yang paling penting untuk ekotoksisitas untuk ikan dan kerang.Contoh data pada konsentrasi mematikan (nilai misalnya LC50) dari NP di ikandan invertebrata ditunjukkan pada Tabel II. Nilai-nilai toksisitas akut sebagian besar diyang mg atau puluhan mg l-1 range, menunjukkan toksisitas akut rendah untuk banyak bahan.Sebagai contoh, nilai-nilai LC50 96 jam selama beberapa logam oksida NP (Ag, Cu dan Zn)di ikan zebra, Danio rerio Hamilton, adalah antara 1 · 5 dan 1 · 79 mg l-1 (Griffitt et al.,2007; 2008; Zhu et al., 2007). Nilai-nilai untuk NP logam menunjukkan bahwa mereka jauhkurang beracun daripada ug khas l-1 berkisar dilaporkan untuk garam logam biasa (sigap &Wiener, 1991). Namun, beberapa NP logam dapat membubarkan melepaskan ion logam bebasdari permukaan partikel (pembubaran, misalnya Ag NP;. Kittler et al, 2010).Untuk NMS berbasis karbon, laporan awal menunjukkan bahwa C60 fullerene yang beracununtuk ikan (Oberd¨orster, 2004;. Zhu et al, 2006; 2007), tetapi percobaan selanjutnyatelah dikaitkan toksisitas ini ke pelarut yang digunakan (misalnya tetrahidrofuran, THF) bukandaripada C60 sendiri (Henry dkk, 2007;.. Shinohara et al, 2009). Studi invertebrata telah menunjukkan bahwa perkiraan dosis mematikan untuk C60 juga tergantung pada metodepenyusunan bahan uji, dengan perbedaan antara diaduk dan unstirredmedia, dan efek sonikasi (lihat Berguna et al., 2008a untuk perbandingan), yangmemiliki potensi untuk mengubah distribusi ukuran partikel di media dan oleh karena itubioavailabilitas. Data yang terbatas juga menunjukkan bahwa konsentrasi mematikan akut untukinvertebrata berada di mg atau puluhan tingkat mg (Tabel II). Ada tampaknya tidak adakonsentrasi mematikan memperkirakan untuk CNT dengan ikan. Khususnya, sebagian lethalityinformasi pada spesies tes yang digunakan untuk Ekotoksikologi peraturan, daripadaspesies relevan dengan budidaya.Nasib biologis [penyerapan, distribusi, metabolisme, ekskresi (ADME)] dariNMS di ikan telah ditinjau (Handy et al., 2008c). Untuk bahan kimia tradisional,organ target yang sering diidentifikasi dengan mengukur kontaminan kepentingan dalamjaringan. Ini adalah masalah bagi NMS karena direproduksi, metode yang dapat diandalkan untukmendeteksi NMS pada jaringan masih dalam pengembangan. Untuk NP berbasis logam, mungkinmungkin untuk mengukur konsentrasi total logam dalam jaringan (misalnya jaringan tingkat Ti untukrainbow trout Oncorhynchus mykiss (Walbaum 1792) terkena TiO2 NP; Federiciet al., 2007), tetapi metodologi mungkin memerlukan modifikasi yang ekstensif. Elektron melelahkanmikroskop juga sering satu-satunya cara yang dapat diandalkan untuk mengkonfirmasi kehadiran utuhNMS dalam jaringan.Untuk NMS ditambahkan ke air, insang organisme air akan langsung

terkena. Translokasi NMS utuh, atau NP, di insang belum menjaditegas menunjukkan. Namun, koheren anti-Stokes Raman hamburan(CARS) mikroskop menunjukkan bahwa beberapa NP logam mungkin terletak baik di dalam dandalam sel epitel insang ikan (Johnston et al., 2010). Gill cedera dari MNStelah diamati. Misalnya, paparan SWCNT meningkat ventilasitingkat O. mykiss dan iritasi insang menyebabkan beberapa sekresi lendir dengan insangpatologi (Smith et al., 2007). Kerusakan pada insang D. rerio terkena 1 · 5 mg-l 1nano Cu selama 48 jam ditandai dengan proliferasi sel epitel dan edema(Griffitt et al., 2007). Efek ini pada insang juga terkenal untuk banyak lainnyabahan kimia (Mallat, 1985), tetapi ada juga mungkin beberapa cedera insang berhubungan-nano. UntukMisalnya, SWCNTs menyebabkan hiperplasia seperti biasanya dari sel-sel epitel diinsang ikan trout (Smith et al., 2007). Menariknya, cedera insang diamati denganNMS tidak diperlukan penyebab gangguan hematologis utama. Beberapa penulistelah melaporkan hematologi normal tanpa bukti pembengkakan sel darah merah atau perubahandalam plasma Na + (Federici et al, 2007;.. Smith et al, 2007). Ada beberapa yang signifikankesenjangan pengetahuan dalam pemahaman kita tentang efek pernapasan NMS, dengan hanyabeberapa bahan dan spesies yang diuji. Studi tentang efek kimia air(pH, kekerasan, oksigen terlarut, dll) pada ekotoksisitas belum selesai.Dari sudut pandang penilaian risiko lingkungan, informasi tentang diettarif serapan, transfer trofik dari NMS dan efek kronis NMS pada pertumbuhanyang menarik. Ramsden dkk. (2009) melaporkan tidak ada efek pada pertumbuhan O. mykissdengan inklusi hingga 100 mg kg-1 TiO2 NP, tetapi juga melaporkan halus biokimiagangguan oksidatif penanda stres, Na + K + -ATPase dan elektrolit. Ramsdenet al. (2009) berpendapat bahwa efek ini secara luas mirip dengan jejak lainnyalogam seperti Cu dan Cd (Handy et al., 2005). Studi Mesocosm telah menunjukkantransfer NMS dari air ke sedimen permukaan, dan ke dalam rantai makanan akuatik(Bradford et al, 2009;.. Ferry et al, 2009), menunjukkan bahwa ikan cenderung menerimapaparan NM makanan di lapangan melalui rantai makanan. Namun, hal ini masih sangat awal dalam penelitian, dan studi rinci mengkonfirmasikan jumlah dan mekanismeNM serapan di usus spesies air yang diperlukan.Studi tentang efek sub-letal dengan NMS diproduksi (Tabel III) telah dilakukanefek pada berbagai sistem tubuh, dan tahap kehidupan pelaporan. Dalam kebanyakan kasus,belum teknis layak untuk mengukur tingkat NMS dalam jaringan, sehingga beberapahati-hati dalam interpretasi data yang dibutuhkan. Sebagian besar penelitian yang telah dilakukan selamaskala waktu singkat beberapa hari, dan efek sub-letal kronis informasi yang kurang.Namun, jelas bahwa NMS yang memiliki beberapa efek buruk pada ikan dan invertebrata(Tabel III). Sebagian besar data yang ada tentang efek sistem tubuh pada perairanspesies berasal dari hewan yang cukup besar untuk membedah, seperti O. mykiss, largemouthbass, Micropterus salmoides (Forbes, 1884) dan spesies ikan mas (Federici et al.,2007; Berguna et al, 2008c.; Oberd¨orster, 2004; Oberd¨orster dkk., 2006; Smith et al.,2007). Rincian tentang bagaimana NMS dilakukan dalam darah atau cairan tubuh lain dari airorganisme masih harus dijelaskan, tetapi umumnya sepakat bahwa koloid yangperilaku NP dalam sirkulasi akan menjadi faktor kunci (Handy et al., 2008c).Kondisi garam cairan tubuh dapat menyebabkan NMS untuk agregat atau aglomerat,menunjukkan bahwa mereka dapat mematuhi sel darah. NMS juga memiliki kapasitas tinggi untukmenyerap makromolekul dari media eksternal (misalnya Albumin dan lainnya kecilmakromolekul membentuk 'protein korona' pada permukaan NMS; Hellstrandet al., 2009). Efek kimia ini pada fungsi darah, seperti pembekuan danimunitas, tidak diketahui.

Hati, atau organ setara (hepatopancreas), adalah kompartemen sentral dalampenanganan logam, dan metabolisme bahan kimia organik. Kemampuanhati untuk memetabolisme atau mengeluarkan NMS dibahas di tempat lain (Handy et al., 2008c).Beberapa patologi hati telah dilaporkan pada ikan. Lesi histologis konsistendengan perubahan lemak (misalnya perubahan pola penyimpanan intraseluler dan lipidosis) memilikiditemukan di hati O. mykiss, serta hepatosit dengan inti kental(Federici et al, 2007;.. Smith et al, 2007). Hati ikan mas menunjukkan nekrotik dan apoptosissel setelah terpapar air untuk 100 dan 200 mg l-1 TiO2NPs selama 20 hari (Haoet al., 2009). Namun, dengan data hanya dari beberapa studi, penelitian lebih banyak adalahdiperlukan. Argumen yang sama berlaku untuk fisiologi ginjal (lihat pembahasan di Berguna et al.,2008c). Setidaknya satu studi menunjukkan bahwa infus TiO2 NP ke O. mykiss tidak memilikiefek pada laju filtrasi glomerulus (GFR), meskipun deposito NP yang diduga disel haematopoietic ginjal (Scown et al., 2009).Bukti bahwa NMS dapat menyebabkan respon peradangan dan kekebalan telahdiperoleh dari studi paparan pernafasan pada mamalia (Dobrovolskaia & McNeil,2007; Nel dkk., 2006; Warheit et al., 2004). Salah satu perhatian khusus adalah untuk high-aspekbahan rasio seperti CNT, yang tidak dapat dengan mudah ditelan oleh sel-sel kekebalan.Fagositosis frustrasi ini menyebabkan ledakan pernafasan berkepanjangan dengan tak terelakkanpelepasan spesies oksigen reaktif (ROS), dan peradangan lebih lanjut (Brown et al.,2007). Jelas bahwa efek imunologi adalah mekanisme utama untuk toksisitasNMS, namun informasi mengenai tanggapan ini di ikan dan kerang saat ini terbatas.Bukti histologis menunjukkan bahwa limpa ikan mampu mengelola risiko NPsehingga beredar sel-sel darah, termasuk sel-sel kekebalan, tetap relatif normal(Handy et al., 2011a). Pekerjaan baru pada invertebrata air (Galloway et al, 2010.;Ringwood et al., 2010) menunjukkan bahwa efek immunotoxic potensi NP tidakterbatas hewan vertebrata. Namun, secara umum, ada kurangnya masuknyatitik akhir imunologi dalam literatur racun lingkungan dan penelitian lebih lanjut diperlukan.Ada juga beberapa penyelidikan dari neurotoksisitas dari NMS untuk spesies akuatik.Sebuah studi awal melaporkan peroksidasi lipid pada otak remaja M. salmoidesterkena C60 (Oberd¨orster, 2004), tetapi toksisitas ini karena telah dikaitkan denganTHF pelarut yang digunakan (Henry dkk, 2007;. Shinohara et al, 2009.). Namun, halusperubahan biokimia telah dilaporkan di otak ikan di beberapa studi lainpada O. mykiss, termasuk gangguan ke otak Cu dan Zn tingkat (Federici et al., 2007;Smith et al., 2007) dan penghambatan seluruh otak Na + K + ATPase (Ramsden et al.,2009). Bagi banyak bahan kimia tradisional, neurologis dan efek endokrinpolutan bermanifestasi sebagai perubahan perilaku hewan (review, Scott & Sloman, 2004).Ini masih harus dilihat apakah ini juga terjadi untuk NMS.

SENSITIVITY OF EARLY LIFE STAGES SUCH AS FISH EMBRYOS

Topik ini dibahas secara lebih rinci di tempat lain (Handy et al., 2011a). Secara singkat,sensitivitas tahap awal kehidupan, dan efek reproduksi yang mempengaruhi jumlahatau kualitas gamet, sangat relevan untuk industri akuakultur di manainduk digunakan untuk menghasilkan generasi berikutnya dari ikan untuk produksi. Theefek merugikan dari polusi dan kualitas air yang buruk pada tahap awal kehidupan dariikan yang terkenal (Eddy & Talbot, 1985; Finn, 2007), dan berusaha keras adalahdiambil untuk memastikan kualitas air dalam budidaya untuk tahap awal kehidupan. Adabeberapa bukti bahwa mg sangat tinggi l-1 konsentrasi NMS yang akut beracun untuk ikanembrio di laboratorium (misalnya D. rerio, zebra embrio ikan, Zhu et al., 2008). Dalamadanya korion pelindung, NMS bisa menjadi racun. Usenko dkk. (2007) terkenadechorionated D. rerio embrio untuk C60, C70 atau C60 (OH) 24 dan melaporkan nilai LC50

sekitar 200 mg-l 1 untuk C60 dan C70, dan 4000 mg l-1 untuk C60 (OH) 24.Efek pada perkembangan embrio ikan juga disarankan. Nelson et al.(2010) digunakan transgenik D. rerio untuk mengeksplorasi efek dari nano silika pada genterlibat dalam pengembangan, dan diferensial ekspresi dari beberapa gen antara kontroldan perawatan yang diamati. Usenko dkk. (2007) mengamati morfologikelainan pada D. rerio embrio terkena 200 mg-l 1 C60 atau fullerene C70, danperkembangan embrio juga tertunda 12-20 jam. Paparan C60 juga mengakibatkandi perikardial dan kuning edema kantung. Namun, semua data pada tahap awal kehidupan yangpada spesies tes yang model untuk penelitian ekotoksikologi, dan spesies yang relevan denganbudidaya (seperti salmon) belum diselidiki.

IMPLICATIONS FOR FISH POPULATIONS

Risiko NMS untuk ikan dan populasi kerang, seperti bahan kimia lainnya, akantergantung pada tingkat eksposur dan apakah poin tingkat populasi end sepertikelangsungan hidup, pertumbuhan dan keberhasilan reproduksi yang terpengaruh. Namun, dengan besarkeragaman kimia dan struktur dari NMS, setiap penilaian efek populasiakan perlu dilakukan pada kasus-per kasus untuk bahan individu, atau palingbeberapa NMS dengan sifat yang sangat mirip. Perbedaan besar antara mg l-1konsentrasi diperlukan untuk toksisitas akut mematikan (Tabel II), dan ng diprediksi-l 1mg l-1 kisaran di permukaan air (Gottschalk et al., 2009), menunjukkan bahwa efek yang jelas padasatwa liar tidak mungkin. Tentu saja, selalu ada kemungkinan rilis disengaja(misalnya tanker tumpahan), seperti bahan kimia lainnya. Banyak efek sub-mematikan yang telah dilaporkan (Tabel III) juga dalam mg rendah l 1 range, tapi kumpulan dataterbatas dengan eksposur hanya berlangsung beberapa hari atau beberapa minggu. KronisData paparan dari skala waktu lebih lama dan konsentrasi yang jauh lebih rendah diperlukanuntuk mendukung penilaian risiko lingkungan. Data diatur pada ikan dewasa tidak besarcukup untuk membuat generalisasi mengenai kemampuan orang dewasa untuk memproduksi gametatau kualitas keturunan yang dihasilkan. Fakta bahwa sistem tubuh ikan dewasajangan menderita gangguan biokimia dan patologi organ menunjukkan bahwa pastiikan akan memiliki lebih sedikit energi untuk reproduksi, tetapi komunitas ilmiah memilikiData tidak cukup untuk efek tingkat populasi perkiraan numerik dari NMS sepertirekrutmen.

PRODUCT SURVEILLANCE AND ENVIRONMENTAL MONITORING SCHEMES FOR NANOMATERIALS

Pembangunan yang bertanggung jawab dan penggunaan nanoteknologi oleh perikanan dan akuakulturindustri juga harus melibatkan keterlibatan aktif dalam pengembanganskema pengawasan untuk memantau dampak lingkungan dari mereka nano-mengandungproduk, dan juga untuk setiap bahaya yang tidak terduga berkaitan dengan penggunaan produk atau kehidupansiklus bahan. Skema pengawasan juga akan menunjukkan kepada masyarakat bahwaindustri ini bertanggung jawab. Untuk pemantauan lingkungan dan keamanan pangan, adaadalah hambatan teknis saat. Metode deteksi dibutuhkan untuk NMS di komplekssampel lingkungan, dan untuk mendeteksi bahan di bagian dimakan ikan. Di sanatiga tantangan teknis utama dalam kaitannya dengan pengukuran: (1) Mendeteksi diproduksiNMS terhadap sejumlah besar NM alam sudah di lingkungan (lihatBerguna et al., 2008b pada yang terakhir) dan dalam feed hewan, (2) mengukur kehadiranpartikel di dalam jaringan satwa liar sebagai bagian dari pemantauan lingkungan, atau dalam

otot dimakan ikan sebagai bagian dari pengawasan makanan, dan (3) meningkatkan deteksibatas teknik pengukuran arus.Keuntungan dan kerugian dari berbagai teknik pengukuran untuk NMSdiuraikan di Berguna dkk. (2008a). Sebagian besar metode ini melibatkan sangat spesialiskeahlian dan / atau peralatan dan metode yang tidak rutin, bahkan dalam biologi ikanlaboratorium penelitian. Ada juga pandangan konsensus di antara para ilmuwan itu, sementaramasalah-masalah teknis tetap, beberapa metode independen harus digunakan untukmemverifikasi kehadiran NMS. Ini mungkin melibatkan studi mikroskopis elektronuntuk mengkonfirmasi ukuran partikel primer dan bentuk, dinamis pengukuran hamburan cahayamengkonfirmasi distribusi ukuran partikel dalam sampel cair, pengukuran zeta yangpotensial untuk memperkirakan muatan partikel serta pengukuran konsentrasi massa (lihatreview, Berguna et al., 2011b, pada metode praktis untuk Ekotoksikologi). Tambahan lagi,sebagian besar metode untuk mengukur NP koloid memiliki batas deteksi di sekitar1 mg-l 1, dan dengan prediksi konsentrasi lingkungan yang berpotensi serendahng l-1, ada kesenjangan pengukuran beberapa 6 lipat. Metodejuga harus rutin untuk memfasilitasi pemantauan jangka panjang dari tingkat rendah seperti.Ini merupakan tantangan teknis yang besar, dan kemungkinan bahwa perikanan dan akuakulturindustri perlu bekerja sama dengan produsen alat ilmiahuntuk menutup kesenjangan ini. Ada juga kebutuhan untuk fokus usaha pada pengukuran di lautair, sebanyak penelitian saat ini menggunakan air segar atau kekuatan ionik lainnya rendahMedia.

Namun, waktu dekat untuk pemantauan lingkungan dari NMS tidak sepenuhnyasuram. Ada usulan untuk skema pemantauan lingkungan berdasarkanmendeteksi efek biologis (lihat Berguna et al., 2011b untuk contoh), daripadaNMS. Dalam skema tersebut, pendekatan berjenjang menggunakan layar yang ada toksisitas yang cepatdiikuti oleh bioassay lebih spesifik atau biomarker untuk sub-kelas individukontaminan. Kabar baiknya adalah bahwa ada sejumlah bioassay yang spesifikpartikel, seperti mengukur tanggapan fagositosis makrofag,yang bisa diadaptasi dan dimasukkan ke dalam skema biomonitoring (Handy et al.,2011b). Hal ini juga dimungkinkan untuk mengembangkan skema didasarkan pada beberapa spesifik nanopatologi di ikan (misalnya SWCNT patologi;. Smith et al, 2007).Untuk keamanan pangan, karena dengan semua bahan kimia, akan ada persyaratan untukmemonitor tingkat residu dari NMS dalam makanan. Untuk ikan, ini harus mencakup tidak hanya massapengukuran konsentrasi (misalnya mg MN kg-1 dari fillet), tetapi juga konfirmasikehadiran bahan nano (misalnya partikel). Jelas, metode untuk penggunaan rutinperlu secara ilmiah yang kuat, ekonomi, dan mengatasi throughput yang tinggisampel. Pendekatan utama untuk pengembangan metode sini telah menuju penggalianNM dari fillet sehingga dapat diukur dalam sampel cair. Pendekatanbisa termasuk menggunakan ekstraksi toluena untuk NMS hidrofobik, dan kurang agresifmetode asam pencernaan untuk memulihkan NP logam utuh. Untuk anorganik yang mengandung logamNP, secara substansial dimodifikasi metode spektrometri massa atau emisi spektroskopimetode dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi massa total logam pada ikan (misalnya Ti;Federici et al., 2007). Namun, ini hanya akan menginformasikan pada kandungan logam, bukanKehadiran partikel.

CONCLUSIONS, RISKS AND BENEFITS

Bahaya dan risiko yang terkait dengan NMS diproduksi, karena dengan substansi baru,harus seimbang terhadap manfaat potensial (Owen & Berguna, 2007).Saat ini, ada banyak aplikasi potensial bahan-bahan baru dalam perikanandan budidaya. Daerah yang jelas untuk pengembangan komersial inklusibahan nano dan penggunaan nanoteknologi dalam pakan ikan, kemasan makanan,penggunaan NMS dalam pembangunan sistem budidaya dan aplikasidalam kesehatan ikan. Manfaat potensi untuk perikanan dan industri akuakulturcukup besar, dan data toksisitas ikan sejauh ini menunjukkan bahwa NMS yang tidakberbahaya seperti bahan kimia lainnya yang sudah digunakan dalam industri ini. Kerja diprediksibahaya kesehatan untuk pekerja menggunakan produk nanoteknologi di perikanan danbudidaya juga akan muncul untuk berada dalam batas yang dapat diterima. Praktisi akan palingkemungkinan besar akan menggunakan NMS diproduksi dalam produk komersial dan barang, bukanbahan baku yang mengandung partikel bebas. Risiko kesehatan dan keselamatan kerja untukpaling perikanan pribadi dalam hal paparan NM karena itu mungkin rendah atau serupauntuk anggota masyarakat, mengingat bahwa NMS diproduksi sudah tersedia dibarang konsumsi. Penggunaan NMS di laboratorium penelitian adalah proposisi praktis,dan bimbingan pada penanganan yang aman dari bahan yang tersedia untuk laboratoriummanajer.Data Eko sejauh ini menunjukkan bahwa NMS diproduksi memiliki rendah toksisitas akut untukspesies air, dan ancaman sehingga segera untuk sistem budidaya dan perikanan mungkinsangat kecil. Namun, penelitian kronis diperlukan pada paparan tingkat rendah menggunakan skenario lingkungan yang realistis untuk menentukan dampak jangka panjang dari nanoteknologi padalingkungan, dan bahkan ini harus seimbang terhadap manfaat nanoteknologidi rehabilitasi lingkungan dan teknologi pemurnian air. The koloid kimiadan perilaku NMS menunjukkan bahwa NMS dalam kolom air cenderungmenjadi diendapkan, dan ini akan menjadi sangat relevan untuk sedimen bawah ikankandang. Namun, ini bukan masalah baru bagi industri, dan lingkungan bentikdi bawah sistem budidaya dikurung dipantau untuk polusi dan keanekaragaman hayati (Carrollet al., 2003). Bahaya dari NMS diidentifikasi sampai saat ini tampaknya kurang dari itu untukbanyak bahan kimia tradisional lainnya (misalnya agrokimia / pestisida) yang digunakan dalam budidaya yangdan industri perikanan. Keterlibatan publik juga akan penting untuk mempertahankankepercayaan teknologi baru ini, terutama berkenaan dengan keamanan pangan, dan untuklingkungan. Secara keseluruhan, manfaat nanoteknologi yang layak mengejar dalamsektor dan bahaya untuk satwa liar seharusnya tidak menjadi penghalang untuk inovatif, bertanggung jawabpengembangan nanoteknologi.