Более эффективные оценки риска наноматериалов

Из красители для строительных материалов, и от косметики до электроники и медицины, наноматериалов в различных приложениях. Но что эти материалы? «Наноматериалов определяются исключительно по их размеру», — объясняет доктор Кристин Шуберт из Департамента молекулярной биологии систем на UFZ, Германия. «Материалы от одного до 100 нанометров в размере, называются наноматериалов». Чтобы помочь посмотреть на свои миниатюрные размеры: один нанометр составляет всего одну миллионную миллиметра. Поскольку наноматериалы настолько малы, они могут легко проникать в организм, например через легкие, кожу и желудочно-кишечный тракт, где они могут вызвать побочные эффекты. Так же, как обычные химические вещества, поэтому наноматериалов должны быть проверены на потенциальные риски для здоровья, прежде чем они могут быть промышленно изготовлено, использовано и продано. В настоящее время тестирование проводится для каждого наноматериала индивидуально. И так как даже самые маленькие изменения, например: в размер или характеристики поверхности-влияют на токсичность, отдельные тесты необходимы также для каждого варианта наноматериала. «Оценка риска наноматериалов иногда сложно и отнимает очень много времени», — говорит д-р Андреа Фидлер из БФР. «И список веществ, которые должны быть проверены становится больше каждый день, потому что нанотехнологии-это растет, чтобы стать ключевой технологией широкого спектра приложений. Поэтому нам необходимо срочно найти решения для более эффективной оценки рисков».

Как можно наноматериалов быть соответствующим образом разделены на группы? Есть ли сходство в их последствиях? И какие свойства материала связаны с этими эффектами? В своем недавнем исследовании, исследователи UFZ, Германия и Бос-вместе с представителями промышленности — набор ответов на эти вопросы. «Мы сосредоточены на биологические эффекты и изучить, какие молекул и сигнальных путей в клетке находятся под влиянием каких типов наноматериалов», — говорит Шуберт. В экспериментах в пробирке, исследователи подвергаются эпителиальные клетки легких крыс в различных наноматериалов и посмотрел на изменения в клетках. Для этого они использовали так называемые мульти-омиксные методы: они выделили несколько тысяч клеточные белки, различные липиды и аминокислоты, и изучал важные сигнальные пути внутри клетки. Используя новый метод анализа биоинформатики, они оценили огромные объемы данных и пришли к некоторым интересным результатам.

«Мы смогли показать, что наноматериалы с токсическим действием изначально триггер окислительного стресса и в процессе некоторые белки вверх — или вниз-регулируется в клетке», — объясняет Шуберт. «В будущем эти ключевые молекулы могут служить в качестве биомаркеров для выявления и предоставить доказательства потенциальных токсичных быстро и эффективно эффектов наноматериалов.» Если токсичность наноматериала является высокой, окислительный стресс усиливается, воспалительные процессы развиваются и в определенный момент клетка погибает. «Сейчас мы имеем лучшее понимание того, как наноматериалы влияют на клетки», — говорит Бауманн. «И с помощью биомаркеров теперь мы можем также обнаружить гораздо меньше токсических эффектов, чем раньше.» Исследователи также выявили четкие связи между определенными свойствами наноматериалов и изменения клеточного метаболизма. «Например, мы смогли показать, что наноматериалы с развитой поверхностью воздействуют на клеточные совсем по-другому из тех, с небольшой площадью», — говорит Шуберт. Зная, какие параметры играют ключевую роль в токсических эффектов является очень полезным. Это означает, что наноматериалы могут быть оптимизированы, в процессе производства, например, путем небольших модификаций, и, следовательно, токсический эффект снижается.

«Наше исследование привело нас несколько больших шагов вперед», — говорит Шуберт. «Впервые, мы подробно проанализировали биологические механизмы, лежащие в основе токсических эффектов, наноматериалов классифицируются на группы в зависимости от их биологических эффектов и определены ключевые биомаркеры для новых методов испытаний.» Андреа Фидлер из БФР более чем доволен: «результаты являются важными для будущей работы. Они будут способствовать новые концепции для эффективной, надежной оценки рисков наноматериалов и установить, в каком направлении мы должны идти».

сделать разницу: спонсорские возможности