Zestaw narzędzi do analizy nanocząsteczek

W ramach projektu "Modelling properties, interactions, toxicity and environmental behaviour of engineered nanoparticles" (NANOPUZZLES) finansowane ze środków UE konsorcjum opracowuje modele obliczeniowe i narzędzia, które umożliwiają rozwiązanie tego problemu. Symulacje obliczeniowe mogą przewyższać próby doświadczalne pod względem szybkości i dokładności. Ponadto eliminują one, lub przynajmniej znacząco minimalizują, konieczność stosowania testów na zwierzętach.

W ramach projektu NANOPUZZLES modelowane są zależności między strukturą, właściwościami, oddziaływaniami molekularnymi oraz toksycznością wybranych klas sztucznych NP. Naukowcy wybrali NP tlenków metali oraz NP węglowe zarówno ze względu na ich powszechne stosowanie, jak i dostępność na rynku.

W zespole NanoDATA badacze klasyfikują sztuczne NP w oparciu o dostępne dane na temat właściwości fizykochemicznych i toksyczności. Podejście zastosowane w projekcie NANOPUZZLES oparte jest na sprawdzonej specyfikacji ISA-TAB-Nano dotyczącej wymiany danych naukowych na temat nanomateriałów w formacie arkuszy kalkulacyjnych. Do archiwów ISA-TAB-Nano przesłano dane z 200 artykułów. Opracowano też nowe metody oceny jakości danych.

NanoDESC opracowuje ramy do optymalnego opisywania struktury sztucznych nanocząsteczek przy pomocy odpowiednich deskryptorów oraz dzielenia ich na kategorie zgodnie z podobnymi właściwościami strukturalnymi. Zidentyfikowano wiele nowych grup deskryptorów i określono jako elementy budulcowe dla modeli predykcyjnych.

NanoINTER opracowuje modele umożliwiające przewidywanie i badanie oddziaływań sztucznych NP z systemami biologicznymi i małymi molekułami. Prace te obejmują badania nad oddziaływaniem z rozpuszczalnikami oraz z otoczeniem, a także wpływ pomiarów lub modelowania na wyniki (zjawiska kwantowe). Zespół dysponuje protokołem obliczeniowym z regułami do obliczania oddziaływań (energie oddziaływań).

NanoQSAR pracuje natomiast nad zależnościami ilościowymi między strukturą chemiczną i celami toksykologicznymi, które pozwolą lepiej poznać toksyczność oraz zachowania nowych nanocząsteczek dzięki określeniu zależności między właściwościami doświadczalnymi (opartymi na dostępnych, sprawdzonych danych) a obliczeniowymi. Ten element układanki łączy w sobie wszystkie pozostałe ustalenia projektu. Zespół opracował wstępne modele nano-QSAR uwzględniające wybrane warunki.

Dzięki projektowi NANOPUZZLES możliwe będzie kompleksowe badanie NP oraz ich działania w środowisku bez konieczności prowadzenia szeroko zakrojonych testów na zwierzętach. Narzędzia przydadzą się zatem inżynierom materiałowym, prawodawcom, jak i konsumentom.