Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Wszechstronne modele do projektowania bezpiecznych nanocząstek

Nanomateriały zrewolucjonizowały wiele dziedzin, od energetyki po medycynę. Naukowcy korzystający ze wsparcia finansowego UE opracowali modele matematyczne do przewidywania ryzyka, przeznaczone do projektowania nanocząstek i zapewniania ich bezpieczeństwa dla ludzi i środowiska.
Wszechstronne modele do projektowania bezpiecznych nanocząstek
Złożoność materiałów sprawia, że modelowanie jest szybszą, tańszą i dokładniejszą od testów metodą oceny ich aktywności biologicznej i toksyczności.

W ramach finansowanego przez UE projektu NANOTRANSKINETICS (Modelling basis and kinetics of nanoparticle interaction with membranes, uptake into cells, and sub-cellular and inter-compartmental transport) opracowano modele matematyczne uwzględniające cztery najważniejsze poziomy transportu i kinetyki nanocząstek w układach biologicznych.

Pierwszym z nich jest wpływ płynów biologicznych na właściwości fizykochemiczne nanocząstek. Na przykład po wniknięciu do płynu biologicznego wokół nanocząstki może wytworzyć się korona biomolekularna, wynikająca z adhezji białek i lipidów ze środowiska biologicznego. Korona biomolekularna wpływa następnie na oddziaływania nanocząstki z komórkami i tkankami.

Oceniano ponadto oddziaływania nanocząstek z macierzą międzykomórkową i błonami komórkowymi, kinetykę wychwytu przez komórki, transport wewnątrzkomórkowy i dystrybucję w obrębie komórki. Ostatnim poziomem modelowanych oddziaływań jest kinetyka nanocząstek podczas przechodzenia przez bariery biologiczne, takie jak bariera krew-mózg.

Uzyskano znaczące postępy w modelowaniu na wszystkich czterech poziomach. Dzięki licznym, wyspecjalizowanym doświadczeniom, w których korzystano w danych mikroskopowych na temat oddziaływania nanocząstek z komórkami przy jednoczesnym zastosowaniu tworzonych modeli zaowocowały obszernym zestawem danych wysokiej jakości.

Projekt sprzyjał zacieśnieniu współpracy między badaczami i ekspertami z tej dziedziny. Wybrano spośród uzyskanych danych najważniejsze wskaźniki, zastosowano je w modelach i wprowadzono do baz danych. Badacze zwalidowali też modele wykorzystując dane fizykochemiczne z mapowania epitopów w koronach i modeli wątroby in vitro, aby opisać oddziaływania z receptorami komórkowymi.

Zestaw praktycznych zastosowań wyników projektu pozwoli przewidywać tworzenia się kompleksów nanocząstek. Wyniki te zostały przekazane uczestnikom innych finansowanych przez UE projektów wraz z czynnikami niezbędnymi do odtworzenia doświadczalnych zestawów danych.

Wpływ na ludzi i środowiskowo wielu stosowanych lub przygotowywanych do wprowadzenia na rynek nanocząstek jest w dużej mierze nieznany. Narzędzia do modelowania powstałe podczas projektu NANOTRANSKINETICS są odpowiedzią na naglącą potrzebę oceny toksyczności nanomateriałów. Dają też podstawy do projektowania i regulacji prawnych dotyczących nanocząstek w przyszłości, aby zapewnić bezpieczeństwo ich użytkowania.

Powiązane informacje

Słowa kluczowe

Modele, nanocząstki, transport, kinetyka, układy biologiczne
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę