Nano-enabled consumentenproducten omringen mensen elke dag, van persoonlijke verzorging, cosmetica, kleding en elektronica, tot eten en drinken.

De Nanotechnology Consumer Products Inventory die wordt bijgehouden door het Woodrow Wilson International Center for Scholars heeft er 1 opgesomd. 814 nano-enabled consumentenproducten, waarvan vele een potentieel veiligheidsrisico hebben bij inademing. Echter, hun potentiële biologische risico's zijn nog grotendeels onbekend.

Universiteit van Hawai'i aan het Mānoa College of Engineering Professor Yi Zuo heeft een nieuwe methode ontwikkeld om het moleculaire mechanisme van nano-bio-interacties in de longen te onthullen. Dit onderzoek is gepubliceerd in het juli 2017 nummer van het wetenschappelijke tijdschrift ACS Nano , "Onthulling van de moleculaire structuur van pulmonale oppervlakteactieve corona op nanodeeltjes."

Zuo's studie toonde aan dat zodra de ingeademde nanodeeltjes de longen binnenkomen, ze worden snel omwikkeld met een biomoleculaire corona gemaakt van de natuurlijke longsurfactant. Het gehele oppervlak van de longen is bekleed met een lipide-eiwit pulmonaire oppervlakteactieve film, die een belangrijke fysiologische functie van gastheerverdediging en vermindering van oppervlaktespanning dient. De pulmonale oppervlakteactieve corona geeft de geïnhaleerde nanodeeltjes een nieuwe identiteit in hun daaropvolgende interacties met het biologische systeem, zoals hun klaring en cellulaire toxiciteit.

"Interacties op moleculaire schaal tussen nanodeeltjes en biomoleculen zijn te klein en te snel om te worden gevisualiseerd door de meeste conventionele experimentele methoden, "Zei Zuo. "Vandaar, we bestudeerden de nano-bio-interacties met een virtueel experiment genaamd moleculaire dynamische simulaties. Met behulp van supercomputers, we hebben een virtuele doos gemaakt waarin een bepaald aantal moleculen en deeltjes gedurende een bepaalde tijd kunnen bewegen en met elkaar kunnen interageren door de natuurwetten van de natuurkunde en de scheikunde te volgen. De uiteindelijke evenwichtstoestand van de simulatie onthult het moleculaire mechanisme van nano-bio-interacties."

Deze studie kan ook het begrip van andere luchtverontreinigende stoffen vergroten, zoals vog, een luchtverontreinigende stof die uniek is voor Hawaï vanwege de vulkaanuitbarstingen. Gezien het milieu, gezondheids- en veiligheidseffecten van vog, er is een dringende behoefte om het longrisico te begrijpen, vooral voor mensen met bestaande aandoeningen van de luchtwegen en kinderen, wiens ademhalingssysteem aanzienlijk kwetsbaarder is voor deeltjesinvasie dan volwassenen.

Zuo blijft het moleculaire mechanisme van nano-bio-interacties bestuderen met behulp van moleculaire dynamische simulaties en nieuwe experimentele technieken die zijn ontwikkeld in zijn Laboratory of Biocolloids and Biointerfaces, helpen om een ​​bruikbare maatstaf te bieden voor het reguleren van en toezicht houden op commerciële toepassingen van nanotechnologie voor een veiligere en duurzamere ontwikkeling.