Nghiên cứu mới về phản ứng phân tử đối với các hạt nano cho thấy sức mạnh của tin học nano

Nghiên cứu mới về phản ứng phân tử đối với các hạt nano cho thấy sức mạnh của tin học nano

Dấu thời gian: 29:2023 sáng ngày 10 tháng 58 năm XNUMX
Nút nguồn: 2686039
Ngày 29 tháng 2023 năm XNUMX (Tin tức Nanowerk) Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một cơ chế phản ứng mới dành riêng cho việc tiếp xúc với hạt nano đó là chung cho nhiều loài. Bằng cách phân tích một tập hợp lớn các bộ dữ liệu liên quan đến phản ứng phân tử đối với vật liệu nano, họ đã tiết lộ một cơ chế bảo vệ biểu sinh của tổ tiên giải thích cách các loài khác nhau, từ con người đến các sinh vật đơn giản hơn, thích nghi với kiểu phơi nhiễm này. Dự án do Nhà nghiên cứu Tiến sĩ Giusy del Giudice và Giáo sư Dario Greco tại Trung tâm Phát triển và Xác nhận Phương pháp Tích hợp (FHAIVE) của Phần Lan, Đại học Tampere, Phần Lan, phối hợp với một nhóm liên ngành đến từ Phần Lan, Ireland, Ba Lan, Vương quốc Anh, Síp dẫn đầu. , Nam Phi, Hy Lạp và Estonia – bao gồm Phó Giáo sư Vladimir Lobaskin từ Trường Vật lý UCD, Đại học Cao đẳng Dublin, Ireland. Bài báo đã được xuất bản trong Công nghệ nano tự nhiên (“Phản ứng của phân tử tổ tiên đối với các hạt vật liệu nano”). Giám đốc của FHAIVE, Giáo sư Greco cho biết: “Lần đầu tiên chúng tôi đã chứng minh rằng có một phản ứng cụ thể đối với các hạt nano và nó được liên kết với các đặc tính nano của chúng. Nghiên cứu này làm sáng tỏ cách các loài khác nhau phản ứng với các vấn đề hạt theo cách tương tự. Nó đề xuất một giải pháp cho vấn đề một hóa chất-một chữ ký, hiện đang hạn chế việc sử dụng bộ gen độc học trong đánh giá an toàn hóa chất.”

Hệ thống Sinh học gặp Nanoinformatics

Phó giáo sư Vladimir Lobaskin, một chuyên gia về hệ thống sinh học cấu trúc nano, cho biết: “Trong công trình hợp tác quan trọng này, nhóm nghiên cứu do Đại học Tampere dẫn đầu và bao gồm cả Trường Vật lý UCD không chỉ phát hiện ra các phản ứng chung đối với các hạt nano trên tất cả các loại sinh vật từ thực vật. và động vật không xương sống đối với con người mà còn cả những đặc điểm chung của vật liệu nano kích hoạt những phản ứng đó.” Ông cho biết: “Hàng chục nghìn vật liệu nano mới được đưa ra thị trường tiêu dùng hàng năm. Đó là một nhiệm vụ to lớn để sàng lọc tất cả chúng về những tác động bất lợi có thể xảy ra để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người. Nó có thể gây hại cho phổi khi chúng ta hít phải bụi, sự giải phóng các ion độc hại bởi các hạt bụi, tạo ra các loại oxy phản ứng hoặc liên kết lipid màng tế bào bằng các hạt nano. Nói cách khác, tất cả bắt đầu từ những tương tác vật lý tương đối đơn giản trên bề mặt của các hạt nano mà các nhà sinh vật học và độc chất học thường không biết đến nhưng cần phải hiểu chúng ta nên sợ gì khi tiếp xúc với vật liệu nano.” Trong thập kỷ qua, các quốc gia OECD đã áp dụng chiến lược đánh giá độc tính nhận biết cơ chế dựa trên phân tích Con đường kết quả bất lợi thiết lập mối quan hệ nhân quả giữa các sự kiện sinh học dẫn đến bệnh tật hoặc tác động tiêu cực đến quần thể. Sau khi Con đường kết quả bất lợi được xác định, người ta có thể lần theo chuỗi các sự kiện sinh học trở lại nguồn gốc – sự kiện bắt đầu phân tử đã kích hoạt dòng thác. Những nỗ lực phân tích thống kê dữ liệu độc học trong những năm gần đây đã không thành công trong việc xác định các đặc tính vật liệu nano chịu trách nhiệm cho các kết quả bất lợi. Vấn đề là các đặc điểm vật chất thường được cung cấp bởi các nhà sản xuất, chẳng hạn như hóa học hạt nano và phân bố kích thước, quá cơ bản và không đủ để đưa ra dự đoán hợp lý về hoạt động sinh học của chúng. Một công trình trước đó, do nhóm Vật lý của Trường UCD đồng tác giả, đã đề xuất thu thập các mô tả nâng cao về vật liệu nano, sử dụng khoa học vật liệu tính toán nếu cần, để hiểu sự tương tác của các hạt nano với các phân tử và mô sinh học và cho phép dự đoán sự khởi đầu của phân tử. sự kiện. Các mô tả nâng cao này có thể cung cấp các bit thông tin còn thiếu và bao gồm tốc độ hòa tan của vật liệu, tính phân cực của các nguyên tử bề mặt, năng lượng tương tác phân tử, hình dạng, tỷ lệ khung hình, các chỉ số về tính kỵ nước, năng lượng liên kết của axit amin hoặc lipid – cũng như bất kỳ thứ gì có thể gây ra sự gián đoạn các chức năng tế bào hoặc mô bình thường. Phó giáo sư Lobaskin và các đồng nghiệp tại Phòng thí nghiệm tạo mô hình vật chất mềm của UCD đã nghiên cứu về đặc tính của vật liệu silico và đánh giá các mô tả tương quan với tiềm năng nguy hiểm của các hạt nano. Ông nói: “Trong phân tích được trình bày trong tạp chí mới nhất này Công nghệ nano tự nhiên giấy, lần đầu tiên chúng tôi có thể thấy điểm chung giữa các vật liệu khác nhau liên quan đến rủi ro sức khỏe ở cấp độ phân tử. Ấn phẩm này là minh chứng đầu tiên về sức mạnh của tin học nano, một lĩnh vực nghiên cứu mới mở rộng các ý tưởng từ hóa tin học và tin sinh học, đồng thời cũng là một lời hứa lớn: sử dụng bản sao kỹ thuật số của vật liệu được tạo trên máy tính sẽ sớm cho phép chúng tôi sàng lọc và tối ưu hóa các vật liệu mới về an toàn và chức năng ngay cả trước khi chúng được sản xuất để làm cho chúng an toàn và bền vững theo thiết kế.”

Dấu thời gian:

Thêm từ công trình nano