Nova pesquisa sobre resposta molecular a nanopartículas revela o poder da nanoinformática

29 de maio de 2023 (Notícias do Nanowerk) Pesquisadores descobriram um novo mecanismo de resposta específico à exposição a nanopartículas que é comum a várias espécies. Ao analisar uma grande coleção de conjuntos de dados sobre a resposta molecular a nanomateriais, eles revelaram um mecanismo de defesa epigenético ancestral que explica como diferentes espécies, de humanos a criaturas mais simples, se adaptam a esse tipo de exposição. O projeto foi liderado pelo pesquisador de doutorado Giusy del Giudice e pelo professor Dario Greco no Centro Finlandês para Desenvolvimento e Validação de Abordagens Integradas (FHAIVE), Tampere University, Finlândia, em colaboração com uma equipe interdisciplinar da Finlândia, Irlanda, Polônia, Reino Unido, Chipre , África do Sul, Grécia e Estônia – incluindo o Professor Associado Vladimir Lobaskin da UCD School of Physics, University College Dublin, Irlanda. O jornal foi publicado em Nature Nanotechnology (“Uma resposta molecular ancestral a partículas de nanomateriais”). Diretor da FHAIVE, o professor Greco disse: “Demonstramos pela primeira vez que existe uma resposta específica às nanopartículas e está interligada às suas nanopropriedades. Este estudo lança luz sobre como várias espécies respondem a partículas de maneira semelhante. Ele propõe uma solução para o problema de uma assinatura química, atualmente limitando o uso de toxicogenômica na avaliação de segurança química”.

A Biologia de Sistemas encontra a Nanoinformática

O professor associado Vladimir Lobaskin, especialista em biossistemas nanoestruturados, disse: “Neste importante trabalho colaborativo, a equipe liderada pela Universidade de Tampere e incluindo a UCD School of Physics não apenas descobriu respostas comuns a nanopartículas em todos os tipos de organismos de plantas e invertebrados para humanos, mas também características comuns de nanomateriais desencadeando essas respostas”. Ele disse: “Dezenas de milhares de novos nanomateriais chegam ao mercado consumidor anualmente. É uma tarefa enorme rastrear todos eles quanto a possíveis efeitos adversos para proteger o meio ambiente e a saúde humana. Pode ser dano ao pulmão quando inalamos poeira, liberação de íons tóxicos por partículas de poeira, produção de espécies reativas de oxigênio ou ligação dos lipídios da membrana celular por nanopartículas. Em outras palavras, tudo começa com interações físicas relativamente simples na superfície das nanopartículas que geralmente não são conhecidas por biólogos e toxicologistas, mas necessárias para entender o que devemos temer quando expostos a nanomateriais”. Na última década, os países da OCDE adotaram uma estratégia de avaliação de toxicidade com reconhecimento de mecanismo com base na análise de vias de resultados adversos, estabelecendo relações causais entre eventos biológicos que levam a uma doença ou efeito negativo na população. Uma vez que a via de resultado adverso é determinada, pode-se rastrear a cadeia de eventos biológicos de volta à origem – o evento de iniciação molecular que desencadeou a cascata. Tentativas de análise estatística dos dados toxicológicos dos últimos anos não conseguiram identificar as propriedades dos nanomateriais responsáveis ​​pelos resultados adversos. O problema é que as características do material normalmente fornecidas pelos produtores, como química de nanopartículas e distribuição de tamanho, são muito básicas e insuficientes para fazer previsões sensatas de sua atividade biológica. Um trabalho anterior, em coautoria com a equipe da UCD School of Physics, sugeriu a coleta de descritores avançados de nanomateriais, usando ciência computacional de materiais, se necessário, para entender as interações de nanopartículas com moléculas e tecidos biológicos e permitir a previsão da iniciação molecular eventos. Esses descritores avançados podem fornecer as informações que faltam e incluir as taxas de dissolução dos materiais, a polaridade dos átomos da superfície, as energias de interação molecular, a forma, as proporções, os indicadores de hidrofobicidade, aminoácidos ou energia de ligação lipídica - bem como qualquer coisa que pode causar a interrupção das funções celulares ou teciduais normais. O professor associado Lobaskin e colegas do UCD Soft Matter Modeling Lab têm trabalhado na caracterização de materiais in silico e avaliaram os descritores que se correlacionam com o potencial perigoso das nanopartículas. Ele disse: “Na análise apresentada neste último Nature Nanotechnology papel, pela primeira vez pudemos ver o que há em comum entre diferentes materiais associados a riscos à saúde em nível molecular. Esta publicação é a primeira demonstração do poder da nanoinformática, um novo campo de pesquisa que estende as ideias da quimioinformática e da bioinformática, e também uma grande promessa: o uso de gêmeos digitais de materiais criados em um computador nos permitirá em breve rastrear e otimizar novos materiais para segurança e funcionalidade antes mesmo de serem produzidos para torná-los seguros e sustentáveis ​​por design.”

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