Nanodeeltjes zijn veelbelovend bij het oplossen van tal van problemen, van het lokaliseren van medische diagnoses tot het ontwikkelen van alternatieve vormen van energie en het maken van duurzamere materialen. Maar wetenschappers moeten nog precies bepalen hoe deze kleine deeltjes in hun omgeving interageren, of het nu in de mens is of in de wereld als geheel, en of die interacties giftig kunnen zijn.

In een recente studie, wetenschappers van Pacific Northwest National Laboratory ontdekten cellulaire interacties van nanodeeltjes op moleculair niveau die kunnen leiden tot antwoorden over hoe deze deeltjes levende systemen beïnvloeden. Hun resultaten verschijnen in het tijdschrift Nanotoxicologie .

Naarmate wetenschappers de mechanismen en moleculen beginnen te begrijpen die de cellulaire interacties van nanodeeltjes met specifieke fysische en chemische eigenschappen beïnvloeden, ze kunnen beter voorspellen hoe nanodeeltjes biologische systemen zullen beïnvloeden.

Met een beter begrip van de cellulaire interacties en respons op nanodeeltjes, overheidsinstanties en wetenschappelijke verenigingen kunnen realistische normen stellen voor het gebruik van deze deeltjes, de gezondheid van de mens en het milieu te beschermen en tegelijkertijd innovaties op het gebied van energie te versnellen, medicijn, en materiaalwetenschappen.

De onderzoekers concentreerden zich op het identificeren van de onderliggende mechanismen die bepalen hoe nanodeeltjes met specifieke eigenschappen interageren met cellen. Met behulp van time-lapse hooggevoelige fluorescentiemicroscopie bij EMSL, een wetenschappelijke gebruikersfaciliteit van de afdeling Energie bij PNNL, het team bestudeerde amorfe silica-nanodeeltjes in macrofagen, onderdeel van het menselijk immuunsysteem.

Met de hooggevoelige microscoop konden ze individuele nanodeeltjes in realtime volgen terwijl het deeltje een cel binnenging, hoe het interageerde in de levende cel, en zijn lot. Ze ontdekten dat de nanodeeltjes de neiging hadden om samen met een bepaald macrofaageiwit te bewegen, Scavenger-receptor A, in de cel.

Wanneer de receptor tot expressie werd gebracht in cellen die dit eiwit normaal niet tot expressie brengen, de cellen werden geassocieerd met meer nanodeeltjes. Wanneer de expressie van de receptor in de macrofagen werd geremd, de cellen werden geassocieerd met een kleiner aantal nanodeeltjes. Echter, de bemiddeling van de receptor was voornamelijk geassocieerd met individuele nanodeeltjes. Toen nanodeeltjes agglomereerden en een grotere massa werden, zoals ze geneigd zijn te doen, slechts een kleinere fractie werd geassocieerd met de receptor gevonden.