Nowe badania nad odpowiedzią molekularną na nanocząstki ujawniają moc nanoinformatyki

29 maja 2023 r. (Wiadomości Nanowerk) Naukowcy odkryli nowy mechanizm reakcji specyficzny dla narażenia na nanocząstki co jest wspólne dla wielu gatunków. Analizując duży zbiór zbiorów danych dotyczących odpowiedzi molekularnej na nanomateriały, odkryli odziedziczony po przodkach epigenetyczny mechanizm obronny, który wyjaśnia, w jaki sposób różne gatunki, od ludzi po prostsze stworzenia, przystosowują się do tego rodzaju ekspozycji. Projekt był prowadzony przez doktoranta Giusy del Giudice i profesora Dario Greco z fińskiego centrum rozwoju i walidacji zintegrowanych podejść (FHAIVE) na Uniwersytecie w Tampere w Finlandii we współpracy z interdyscyplinarnym zespołem z Finlandii, Irlandii, Polski, Wielkiej Brytanii i Cypru , RPA, Grecji i Estonii – w tym profesor nadzwyczajny Vladimir Lobaskin z UCD School of Physics, University College Dublin, Irlandia. Artykuł ukazał się w Natura Nanotechnologia („Przodkowa reakcja molekularna na cząstki nanomateriałów”). Dyrektor FHAIVE, profesor Greco, powiedział: „Po raz pierwszy wykazaliśmy, że istnieje specyficzna reakcja na nanocząsteczki, która jest powiązana z ich nanowłaściwościami. To badanie rzuca światło na to, jak różne gatunki reagują na cząstki stałe w podobny sposób. Proponuje rozwiązanie problemu jednej substancji chemicznej, jednej sygnatury, ograniczając obecnie wykorzystanie toksykogenomiki w ocenie bezpieczeństwa chemicznego”.

Biologia systemów spotyka się z nanoinformatyką

Profesor nadzwyczajny Vladimir Lobaskin, który jest ekspertem w dziedzinie nanostrukturalnych biosystemów, powiedział: „W ramach tej ważnej współpracy zespół kierowany przez University of Tampere, w tym Szkołę Fizyki UCD, nie tylko odkrył wspólne reakcje na nanocząsteczki we wszystkich rodzajach organizmów z roślin i bezkręgowców na ludzi, ale także wspólne cechy nanomateriałów wyzwalające te reakcje”. Powiedział: „Dziesiątki tysięcy nowych nanomateriałów co roku trafia na rynek konsumencki. Przebadanie ich wszystkich pod kątem możliwych niekorzystnych skutków dla ochrony środowiska i zdrowia ludzkiego to ogromne zadanie. Może to być uszkodzenie płuc podczas wdychania pyłu, uwalnianie toksycznych jonów przez cząsteczki pyłu, wytwarzanie reaktywnych form tlenu lub wiązanie lipidów błony komórkowej przez nanocząsteczki. Innymi słowy, wszystko zaczyna się od stosunkowo prostych interakcji fizycznych na powierzchni nanocząstek, które zwykle nie są znane biologom i toksykologom, ale potrzebne do zrozumienia, czego powinniśmy się obawiać, gdy jesteśmy wystawieni na działanie nanomateriałów”. W ostatniej dekadzie kraje OECD przyjęły strategię oceny toksyczności uwzględniającą mechanizmy, opartą na analizie ścieżki działań niepożądanych, ustalającej związki przyczynowe między zdarzeniami biologicznymi prowadzącymi do choroby lub negatywnego wpływu na populację. Po określeniu ścieżki skutków niepożądanych można prześledzić łańcuch zdarzeń biologicznych aż do źródła – molekularnego zdarzenia inicjującego, które uruchomiło kaskadę. Próby analizy statystycznej danych toksykologicznych z ostatnich lat nie doprowadziły do ​​zidentyfikowania właściwości nanomateriałów odpowiedzialnych za niekorzystne skutki. Problem polega na tym, że właściwości materiałów zwykle dostarczane przez producentów, takie jak chemia nanocząstek i rozkład wielkości, są zbyt podstawowe i niewystarczające, aby sensownie przewidywać ich aktywność biologiczną. Wcześniejsza praca, której współautorem był zespół UCD School of Physics, sugerowała zbieranie zaawansowanych deskryptorów nanomateriałów, wykorzystując w razie potrzeby materiałoznawstwo obliczeniowe, aby zrozumieć interakcje nanocząstek z cząsteczkami biologicznymi i tkankami oraz umożliwić przewidywanie molekularnego inicjowania wydarzenia. Te zaawansowane deskryptory mogą dostarczyć brakujących fragmentów informacji i obejmują szybkość rozpuszczania materiałów, polaryzację atomów powierzchniowych, energie oddziaływań molekularnych, kształt, proporcje, wskaźniki hydrofobowości, energię wiązania aminokwasów lub lipidów – jak również wszystko, co może powodować zakłócenia normalnych funkcji komórek lub tkanek. Profesor nadzwyczajny Lobaskin i współpracownicy z UCD Soft Matter Modeling Lab pracowali nad charakterystyką materiałów in silico i ocenili deskryptory, które korelują z niebezpiecznym potencjałem nanocząstek. Powiedział: „W analizie przedstawionej w tym najnowszym Natura Nanotechnologia papier, po raz pierwszy byliśmy w stanie zobaczyć, co jest wspólnego między różnymi materiałami związanymi z zagrożeniami dla zdrowia na poziomie molekularnym. Niniejsza publikacja jest pierwszym pokazem potęgi nanoinformatyki, nowej dziedziny badań rozszerzającej koncepcje chemioinformatyki i bioinformatyki, a także wielką obietnicą: wykorzystanie cyfrowych bliźniaków materiałów tworzonych na komputerze już wkrótce umożliwi nam przeszukiwanie i optymalizację nowych materiałów pod kątem bezpieczeństwa i funkcjonalności jeszcze przed ich wyprodukowaniem, aby były bezpieczne i zrównoważone z założenia”.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoAiStream. Analiza danych Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• Wybijanie przyszłości w Adryenn Ashley. Dostęp tutaj.
• Kupuj i sprzedawaj akcje spółek PRE-IPO z PREIPO®. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63069.php