“Sicurezza sin dalla progettazione” per una nanotecnologia responsabile
Le nanotecnologie sono state a lungo considerate un elemento rivoluzionario in grado di soddisfare le esigenze della vita moderna, con implicazioni su numerosi settori, da quello sanitario a quello dell’edilizia civile. Dal momento che, secondo le stime, le nanotecnologie sono presenti nel 50 % dei materiali avanzati e dei processi produttivi di nuova generazione, cresce l’esigenza di comprenderne meglio gli effetti ambientali, specialmente sui sistemi viventi. Mentre la ricerca è stata incentrata principalmente sulle questioni correlate ai potenziali effetti sulla salute, lo studio dei meccanismi effettivamente implicati rimane lacunoso. Il progetto NANOMILE, finanziato dall’UE, mirava a colmare questo divario conoscitivo attraverso lo studio della trasformazione ambientale nell’ambito del ciclo di vita dei nanonomateriali e in un’ampia gamma di specie e di nanomateriali bersaglio, concentrandosi sugli effetti meccanici allo scopo di individuare le proprietà dannose da evitare per garantire una maggiore sicurezza delle applicazioni. Il progetto ha sviluppato un modello computazionale in grado di prevedere i pericoli provenienti dai nanomateriali. Sviluppare strumenti di valutazione dei rischi e dei pericoli Come primo passo, l’iniziativa NANOMILE ha creato una piattaforma di prova e di selezione che ha consentito al team di applicare un processo di controllo ad alto rendimento ai nanomateriali di sintesi (Manufactured NanoMaterial, MNM) selezionati, analizzandone il livello di tossicità. Come ricorda la prof.ssa Eugenia Valsami-Jones, coordinatrice del progetto: “Abbiamo testato più di un centinaio di MNM. Per mettere in discussione i paradigmi consolidati, abbiamo adottato vari criteri per i MNM, tra cui dimensioni, ciclo di vita, possibili meccanismi di azione e rilevanza rispetto ai prodotti commerciali. Dal momento che desideravamo anche garantire un certo grado di sistematicità, abbiamo prodotto librerie proprietarie che ci hanno consentito di sperimentare con una serie di varianti relative a una singola proprietà. Questa tecnica ci ha consentito di testare metodicamente varie ipotesi.” Un esempio di test sistematico delle ipotesi condotto dall’iniziativa consisteva nell’invecchiamento dei MNM selezionati in vari scenari. L’invecchiamento delle nanoparticelle è stato reso possibile grazie all’esposizione ad aria e luce, nonché nell’ambito di simulazioni di scenari reali, come quelli riguardanti le nanoparticelle antimicrobiche (ad esempio l’argento) nelle lavatrici che simulano il loro destino nel settore tessile. Questi esperimenti sono sfociati nella creazione di ciò che potrebbe essere considerato il più vasto set di dati al mondo sulla caratterizzazione di nanomateriali sistematicamente testati. La fase successiva per il team consisteva nello sviluppo di modelli computazionali basati sul comportamento stabilito dei nanomateriali e integrati con sistemi di analisi delle immagini in grado di ottimizzare il potenziale predittivo del modello. Come spiega la prof.ssa Valsami-Jones, “La modellizzazione si basa su un approccio chiamato “relazioni quantitative di attività delle nanoparticelle” che identifica essenzialmente le relazioni tra le caratteristiche e l’attività biologica delle nanoparticelle prima di prevedere il comportamento di altri nanomateriali simili.” L’interfaccia effettiva del modello consente ai ricercatori di inserire o selezionare variabili quali il tipo di nanoparticelle (ad esempio il metallo) o la forma e di individuare un’analisi da eseguire prima che il sistema consenta di visualizzare una previsione dei possibili pericoli. “Sebbene i nostri modelli si trovino ancora in una fase di sviluppo embrionale, siamo stati in grado di compiere il primo importante passo verso la nanotossicologia predittiva,” conclude la professoressa. Una regolamentazione a sostegno di nanotecnologie sicure e responsabili I risultati del progetto offrono un quadro decisamente più chiaro dei rischi correlati ai MNM relativamente alla salute e all’ambiente sulla base di una migliore valutazione dei meccanismi coinvolti nella tossicità. L’iniziativa NANOMILE ha infatti già svolto un ruolo cruciale nell’ambito dello sviluppo di un quadro normativo destinato ad applicazioni sostenibili nel campo delle nanotecnologie, attraverso la promozione o l’offerta di un contributo concreto alla redazione delle norme ISO. Una prova di tale impegno consiste nella formulazione dello standard per la tossicocinetica dei MNM, che consente di misurare il livello di assorbimento, trasporto, trasformazione ed eliminazione dei nanomateriali in un contesto biologico. Grazie alla collaborazione con alcuni partner industriali, il progetto è stato anche in grado di concepire numerose metodologie pronte per la commercializzazione e finalizzate alla valutazione dei pericoli associati ai MNM, ad esempio tramite il rilascio della piattaforma dell’interfaccia aria-liquido (Air-Liquid Interface, ALI) Vitrocell che riproduce l’esposizione dei polmoni ai nanomateriali. Questi lavori dovrebbero contribuire a sfruttare al massimo il potenziale delle nanotecnologie che, a detta di alcuni, è stato stimato per tre trilioni di euro per gli anni a venire.
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