Ny forskning på molekylær respons på nanopartikler avslører kraften til nanoinformatikk

29. mai 2023 (Nanowerk Nyheter) Forskere har oppdaget en ny responsmekanisme spesifikk for eksponering for nanopartikler som er felles for flere arter. Ved å analysere en stor samling av datasett angående den molekylære responsen på nanomaterialer, har de avslørt en forfedres epigenetisk forsvarsmekanisme som forklarer hvordan forskjellige arter, fra mennesker til enklere skapninger, tilpasser seg denne typen eksponering. Prosjektet ble ledet av doktorgradsforsker Giusy del Giudice og professor Dario Greco ved Finnish Hub for Development and Validation of Integrated Approaches (FHAIVE), Tampere University, Finland, i samarbeid med et tverrfaglig team fra Finland, Irland, Polen, Storbritannia, Kypros , Sør-Afrika, Hellas og Estland – inkludert førsteamanuensis Vladimir Lobaskin fra UCD School of Physics, University College Dublin, Irland. Avisen ble publisert i Natur Nanoteknologi ("En forfedres molekylær respons på partikler av nanomaterialer"). Direktør for FHAIVE, professor Greco sa: "Vi har for første gang demonstrert at det er en spesifikk respons på nanopartikler, og den er knyttet til deres nano-egenskaper. Denne studien belyser hvordan ulike arter reagerer på svevestøv på lignende måte. Den foreslår en løsning på problemet med én kjemisk-en-signatur, som for øyeblikket begrenser bruken av toksikogenomikk i kjemisk sikkerhetsvurdering.»

Systembiologi møter nanoinformatikk

Førsteamanuensis Vladimir Lobaskin, som er ekspert på nanostrukturerte biosystemer, sa: "I dette store samarbeidsarbeidet oppdaget teamet ledet av University of Tampere og inkludert UCD School of Physics ikke bare vanlige reaksjoner på nanopartikler på tvers av alle slags organismer fra planter og virvelløse dyr til mennesker, men også vanlige trekk ved nanomaterialer som utløser disse responsene." Han sa: "Titusenvis av nye nanomaterialer når forbrukermarkedet årlig. Det er en enorm oppgave å screene dem alle for mulige skadevirkninger for å beskytte miljøet og menneskers helse. Det kan være skade på lungen når vi inhalerer støv, frigjøring av giftige ioner fra støvpartikler, produksjon av reaktive oksygenarter eller binding av cellemembranlipider med nanopartikler. Med andre ord, det hele starter med relativt enkle fysiske interaksjoner på overflaten av nanopartikler som vanligvis ikke er kjent for biologer og toksikologer, men som trengs for å forstå hva vi bør frykte når de blir utsatt for nanomaterialer.» I løpet av det siste tiåret har OECD-land vedtatt en mekanismebevisst toksisitetsvurderingsstrategi basert på Adverse Outcome Pathway-analysen som etablerer årsakssammenhenger mellom biologiske hendelser som fører til en sykdom eller negativ effekt på befolkningen. Når den negative utfallsveien er bestemt, kan man spore kjeden av biologiske hendelser tilbake til opprinnelsen – den molekylære initierende hendelsen som utløste kaskaden. Forsøk på statistisk analyse av toksikologiske data fra de siste årene har ikke lyktes i å identifisere nanomaterialegenskapene som er ansvarlige for de uønskede resultatene. Problemet er at de materielle egenskapene som vanligvis tilbys av produsentene, som nanopartikkelkjemi og størrelsesfordeling, er for grunnleggende og utilstrekkelige til å gi fornuftige spådommer om deres biologiske aktivitet. Et tidligere arbeid, medforfatter av UCD School of Physics-teamet, foreslo innsamling av avanserte deskriptorer av nanomaterialer, ved å bruke databasert materialvitenskap om nødvendig, for å forstå interaksjonene mellom nanopartikler og biologiske molekyler og vev og muliggjøre forutsigelse av den molekylære initieringen arrangementer. Disse avanserte deskriptorene kan gi de manglende informasjonsbitene og inkludere materialenes oppløsningshastigheter, polariteten til overflateatomene, molekylære interaksjonsenergier, form, sideforhold, indikatorer på hydrofobicitet, aminosyre- eller lipidbindingsenergi – så vel som alt som kan forårsake forstyrrelse av normale celle- eller vevsfunksjoner. Førsteamanuensis Lobaskin og kolleger ved UCD Soft Matter Modeling Lab har jobbet med karakterisering av silicomaterialer og evaluert deskriptorene som korrelerer med det farlige potensialet til nanopartikler. Han sa: "I analysen presentert i denne siste Natur Nanoteknologi papir, kunne vi for første gang se hva som er felles mellom ulike materialer knyttet til helserisikoen på molekylært nivå. Denne publikasjonen er den første demonstrasjonen av kraften til nanoinformatikk, et nytt forskningsfelt som utvider ideene fra kjeminformatikk og bioinformatikk, og også et stort løfte: bruk av digitale tvillinger av materialer laget på en datamaskin vil snart gjøre oss i stand til å skjerme og optimere nye materialer for sikkerhet og funksjonalitet selv før de er produsert for å gjøre dem trygge og bærekraftige ved design."

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• Minting the Future med Adryenn Ashley. Tilgang her.
• Kjøp og selg aksjer i PRE-IPO-selskaper med PREIPO®. Tilgang her.
• kilde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63069.php