Una nueva investigación sobre la respuesta molecular a las nanopartículas revela el poder de la nanoinformática

29 de mayo de 2023 (Noticias de Nanowerk) Los investigadores han descubierto un nuevo mecanismo de respuesta específico a la exposición a nanopartículas que es común a varias especies. Al analizar una gran colección de conjuntos de datos sobre la respuesta molecular a nanomateriales, han revelado un mecanismo de defensa epigenético ancestral que explica cómo diferentes especies, desde humanos hasta criaturas más simples, se adaptan a este tipo de exposición. El proyecto fue dirigido por el investigador doctoral Giusy del Giudice y el profesor Dario Greco en el Centro finlandés para el desarrollo y validación de enfoques integrados (FHAIVE), Universidad de Tampere, Finlandia, en colaboración con un equipo interdisciplinario de Finlandia, Irlanda, Polonia, Reino Unido, Chipre. , Sudáfrica, Grecia y Estonia, incluido el profesor asociado Vladimir Lobaskin de la Facultad de Física de la UCD, University College Dublin, Irlanda. El artículo fue publicado en Naturaleza Nanotecnología (“Una respuesta molecular ancestral a las partículas de nanomateriales”). El director de FHAIVE, el profesor Greco, dijo: “Hemos demostrado por primera vez que existe una respuesta específica a las nanopartículas y está interrelacionada con sus nanopropiedades. Este estudio arroja luz sobre cómo varias especies responden a las partículas de manera similar. Propone una solución al problema de una sola firma química, que actualmente limita el uso de la toxicogenómica en la evaluación de la seguridad química”.

La biología de sistemas se encuentra con la nanoinformática

El profesor asociado Vladimir Lobaskin, experto en biosistemas nanoestructurados, dijo: "En este importante trabajo de colaboración, el equipo dirigido por la Universidad de Tampere y que incluye a la Facultad de Física de la UCD no solo descubrió respuestas comunes a las nanopartículas en todo tipo de organismos de las plantas. e invertebrados a los humanos, sino también características comunes de los nanomateriales que desencadenan esas respuestas”. Él dijo: “Decenas de miles de nuevos nanomateriales llegan al mercado de consumo anualmente. Es una tarea enorme examinarlos a todos en busca de posibles efectos adversos para proteger el medio ambiente y la salud humana. Podría ser daño al pulmón cuando inhalamos polvo, liberación de iones tóxicos por partículas de polvo, producción de especies reactivas de oxígeno o unión de los lípidos de la membrana celular por nanopartículas. En otras palabras, todo comienza con interacciones físicas relativamente simples en la superficie de las nanopartículas que, por lo general, no conocen los biólogos ni los toxicólogos, pero que son necesarias para comprender qué debemos temer cuando nos exponemos a los nanomateriales”. En la última década, los países de la OCDE han adoptado una estrategia de evaluación de la toxicidad consciente del mecanismo basada en el análisis de la vía de resultados adversos que establece relaciones causales entre eventos biológicos que conducen a una enfermedad o efecto negativo en la población. Una vez que se determina la ruta de resultados adversos, se puede rastrear la cadena de eventos biológicos hasta el origen: el evento iniciador molecular que desencadenó la cascada. Los intentos de análisis estadístico de los datos toxicológicos de los últimos años no han logrado identificar las propiedades de los nanomateriales responsables de los resultados adversos. El problema es que las características del material proporcionadas típicamente por los productores, como la química de las nanopartículas y la distribución del tamaño, son demasiado básicas e insuficientes para hacer predicciones sensatas de su actividad biológica. Un trabajo anterior, en coautoría del equipo de la Facultad de Física de la UCD, sugirió la recopilación de descriptores avanzados de nanomateriales, utilizando la ciencia de materiales computacionales si es necesario, para comprender las interacciones de las nanopartículas con moléculas y tejidos biológicos y permitir la predicción de la iniciación molecular. eventos. Estos descriptores avanzados pueden proporcionar los bits de información que faltan e incluyen las tasas de disolución de los materiales, la polaridad de los átomos de la superficie, las energías de interacción molecular, la forma, las relaciones de aspecto, los indicadores de hidrofobicidad, la energía de unión de aminoácidos o lípidos, así como cualquier cosa que puede causar la interrupción de las funciones normales de células o tejidos. El profesor asociado Lobaskin y sus colegas del laboratorio de modelado de materia blanda de la UCD han estado trabajando en la caracterización de materiales in silico y evaluaron los descriptores que se correlacionan con el potencial peligroso de las nanopartículas. Él dijo: “En el análisis presentado en este último Naturaleza Nanotecnología papel, por primera vez pudimos ver qué tienen en común los diferentes materiales asociados con los riesgos para la salud a nivel molecular. Esta publicación es la primera demostración del poder de la nanoinformática, un nuevo campo de investigación que amplía las ideas de la quimioinformática y la bioinformática, y también una gran promesa: el uso de gemelos digitales de materiales creados en una computadora pronto nos permitirá examinar y optimizar nuevos materiales. para la seguridad y la funcionalidad incluso antes de que se produzcan para que sean seguros y sostenibles por diseño”.

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• Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63069.php