Nanocząstki są materiałami o wielkości rzędu molekuł. Niewielki rozmiar nie tylko nadaje im wyjątkowe i niepowtarzalne właściwości, ale sprawia też, że mogą wnikać do komórek. Aby móc prognozować toksyczność nowych nanocząstek i ograniczyć zapotrzebowanie na testy na zwierzętach na wczesnym etapie projektowania, niezbędne są modele stworzone na bazie realistycznych danych.
Zagadnienie jest niezwykle obszerne z racji różnorodności potencjalnych nanocząstek, ich właściwości fizykochemicznych, typów komórek i innych czynników. Naukowcy zainicjowali finansowany przez UE
projekt MEMBRANENANOPART, aby opracować modele oddziaływań nanocząstek z błoną komórkową, wnikania do komórek i, w konsekwencji, toksyczności. Pierwsza połowa projektu dotyczyła oddziaływań nanocząstek z biocząsteczkami i błoną komórkową.
Modele opracowane podczas projektu opisują warstwę adsorpcyjną białek (koronę białkową), która tworzy się na powierzchni nanocząstek po wniknięciu do środowiska biologicznego i odgrywa dużą rolę w ich oddziaływaniu z materią ożywioną. Prace nad dynamiką atomów w obrębie cząsteczek umożliwiły zoptymalizowanie pola siłowego na poziomie atomowym, aby modelować powierzchnie styku twardego materiału z miękkim, na przykład podłoża nieorganicznej nanocząstki z biocząsteczką.
Korzystając z ogólnego, gruboziarnistego modelu białka globularnego zespół analizował adsorpcję najpowszechniejszych białek osocza na modelowych powierzchniach nanocząstek. Naukowcy modelowali agregację na pięciu najczęściej wytwarzanych grupach nanocząstek.
Modele pozwalają też opisać proces przenikania nanocząstek przez błonę komórkową. Zespół badał przenikanie nanocząstek tlenku tytanu poprzez mono- i dwuwarstwę lipidową oraz rozpoczął opracowywanie metod działania na podstawie uzyskanych wyników.
Ocena wpływu toksykologicznego nanocząstek będzie podstawą do określenia korelacji z takimi cechami, jak ich wielkość, kształt, ładunek powierzchni i hydrofilowość lub hydrofobowość. Naukowcy opracowali usystematyzowaną metodę oceny ilościowej toksyczności, umożliwiającą porównywanie danych z różnych źródeł.
Wyniki projektu MEMBRANENANOPART dostarczą narzędzia prognostycznego do projektowania nanocząstek, pozwalającego przewidzieć ich cytotoksyczność na podstawie ich właściwości fizykochemicznych. Wiarygodne narzędzie przesiewowe, minimalizujące zapotrzebowanie na testy in vivo zwiększy bezpieczeństwo nanomateriałów dla ludzi i środowiska.
poleca:
