Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een methode ontwikkeld om te voorspellen hoe nanodeeltjes zullen interageren met biologische systemen - inclusief het menselijk lichaam. Hun werk zou implicaties kunnen hebben voor een betere veiligheid van mens en milieu bij de omgang met nanomaterialen, evenals toepassingen voor medicijnafgifte.

NC State-onderzoekers Dr. Jim Riviere, Burroughs Wellcome Distinguished Professor of Pharmacology en directeur van het Centre for Chemical Toxicology Research and Pharmacokinetics van de universiteit, Dr. Nancy Monteiro-Rivière, hoogleraar onderzoeksdermatologie en toxicologie, en Dr. Xin-Rui Xia, onderzoeksassistent-hoogleraar farmacologie, wilde een methode ontwikkelen voor de biologische karakterisering van nanodeeltjes - een screeningtool waarmee andere wetenschappers kunnen zien hoe verschillende nanodeeltjes kunnen reageren in het lichaam.

"We wilden een goede, biologisch relevante manier om te bepalen hoe nanomaterialen reageren met cellen, ', zegt Riviere. 'Als een nanomateriaal het menselijk lichaam binnenkomt, het bindt zich onmiddellijk aan verschillende eiwitten en aminozuren. De moleculen waaraan een deeltje bindt, zullen bepalen waar het naartoe gaat."

Dit bindingsproces beïnvloedt ook het gedrag van het deeltje in het lichaam. Volgens Monteiro-Rivière, de aminozuren en eiwitten die een nanodeeltje omhullen, veranderen van vorm en oppervlakte-eigenschappen, potentieel verbeterende of verminderende eigenschappen zoals toxiciteit of, bij medische toepassingen, het vermogen van het deeltje om medicijnen af ​​te geven aan gerichte cellen.

Om hun screeningtool te maken, het team gebruikte een reeks chemicaliën om de oppervlakken van verschillende nanodeeltjes te onderzoeken, gebruikmakend van eerder door Xia ontwikkelde technieken. De grootte en oppervlakte-eigenschappen van een nanodeeltje bepalen de soorten materialen waarmee het zich zal hechten. Zodra de grootte en oppervlaktekenmerken bekend zijn, de onderzoekers kunnen dan "vingerafdrukken" maken die de manieren identificeren waarop een bepaald deeltje zal interageren met biologische moleculen. Met deze vingerafdrukken kunnen ze voorspellen hoe dat nanodeeltje zich in het lichaam zou kunnen gedragen.

De onderzoeksresultaten verschijnen in de online editie van 23 augustus van: Natuur Nanotechnologie .

"Met deze informatie kunnen we voorspellen waar een bepaald nanomateriaal in het menselijk lichaam terecht zal komen, en of het wel of niet door bepaalde cellen zal worden opgenomen, Riviere voegt eraan toe. "Dat zal ons op zijn beurt een beter idee geven van welke nanodeeltjes nuttig kunnen zijn voor medicijnafgifte, en welke gevaarlijk kunnen zijn voor mens of milieu."