EPFL-onderzoekers hebben een methode ontwikkeld om de toxiciteit van nanomaterialen nauwkeurig te bepalen. Door gebruik te maken van optische technieken, ze kunnen de concentratie meten van de oxiderende stoffen die door een beschadigde cel worden geproduceerd. Verder, dit onderzoek biedt ook een nieuwe manier om meer te weten te komen over de mechanismen van oxidatieve stress.

nanopoeders, nanokristallen, nanovezels, nanocomposieten ... Tegenwoordig vinden we overal nanomaterialen; in de producten die we consumeren en in onze dagelijkse omgeving. Om hun toxiciteit nauwkeurig te bepalen, EPFL-onderzoekers hebben een analytisch hulpmiddel ontwikkeld voor het meten van de oxidatieve stress die sommige van hen op cellen veroorzaken. Ze gebruikten optische technieken, zoals het meten van het licht dat door bepaalde eiwitten wordt geabsorbeerd. Dit onderzoek wordt vandaag gepubliceerd in Nature's Wetenschappelijke rapporten.

Wanneer een cel wordt blootgesteld aan een giftig product of een pathogeen, hierdoor wordt het interne evenwicht tussen de oxidanten en antioxidanten in de cel verbroken. Dan de voormalige in het algemeen zuurstofderivaten, worden in overmatige hoeveelheden geproduceerd en beginnen de eiwitten van de cel aan te vallen, suikers en zijn membraan. Dit zorgt voor een snellere celveroudering, veroorzaakt bepaalde ziekten aan de cel, en kan zelfs tot de dood leiden.

Dus, de overproductie van dergelijke oxidanten is een teken dat de cel gestrest is, en dat is precies wat onderzoekers wilden meten. Tegelijkertijd, ze merkten dat cytochroom c, een eiwit dat aanwezig is in het celmembraan, was een bijzonder interessante biosensor. Ze ontdekten dat wanneer het werd blootgesteld aan bepaalde golflengten van licht, dit eiwit zou minder licht absorberen in aanwezigheid van een van deze oxidatiemiddelen:waterstofperoxide. Bijgevolg, ze ontwikkelden een complexe methode voor het meten van de variaties van licht geabsorbeerd door cytochroom c. Eindelijk, ze hebben hun methode getest en geverifieerd op kleine eencellige algen.

Meer of minder schadelijk afhankelijk van de omgeving

Tot op de dag van vandaag waren er geen echt betrouwbare methoden om oxidatieve stress continu en zonder de cellen te beschadigen te meten. Deze nieuwe test heeft interessante mogelijkheden geopend om niet alleen het effect van nanomaterialen, maar ook, in een breder perspectief, de manier waarop cellen reageren op een externe verstoring. In aanvulling, tijdens hun experimenten konden onderzoekers waarnemen dat de toxiciteit van bepaalde producten kon worden geconditioneerd en gemoduleerd door de omgeving. Bijvoorbeeld; een nanomateriaal kan onder een laboratoriummicroscoop minder gevaarlijk zijn dan in de wateren van een rivier.

"De test die we voorstellen is zeer gevoelig en in staat om de concentratie van zuurstofderivaten op een grondige en gedetailleerde manier aan te geven, zei Olivier Martin, directeur van het Nanofotonica en Metrologie Laboratorium (NAM). Omdat het gebaseerd is op het beoordelen van een stof die buiten de cellen vrijkomt, het is ook niet-invasief. Daarom, het vernietigt het levende organisme niet en kan gedurende meerdere uren worden toegepast, waardoor het mogelijk wordt om de evolutie van de situatie in de tijd te observeren." Er worden nog steeds tests uitgevoerd op verschillende soorten materialen