Gezamenlijk onderzoek bij ANSTO onder leiding van de heer Shinji Kihara en A/Prof. Duncan McGillivray van het MacDiarmid Institute, Nieuw-Zeeland met Dr. Jitendra Mata van ANSTO, wetenschappers van de Universiteit van Auckland en A/Prof Ingo Köper van Flinders University, ZA, draagt ​​bij aan een beter begrip van hoe nanoplastics interageren met bloedplasma-eiwitten en andere biologische moleculen in het lichaam.

De aanleiding voor dit onderzoek, die onlangs werd gepubliceerd in Bioconjugaatchemie , ontstaan ​​uit zorgen over de toenemende hoeveelheden plastic afval in het milieu.

In de natuur, deze kunststoffen ondergaan fysische en chemische afbraakprocessen om minuscule deeltjes te vormen op micro- en nanometerschaal.

Studies naar de toxicologie van gemanipuleerde nanodeeltjes hebben gesuggereerd dat deze deeltjes gemakkelijk toegang en mobiliteit in het lichaam krijgen, vaak omzeilen belangrijke biologische barrières en verdedigingsmechanismen tegen vreemde lichamen. In tegenstelling tot de gemanipuleerde nanodeeltjes die worden gebruikt in biomedische toepassingen, echter, de mogelijke effecten en interacties van deze nanoplastics zijn niet goed begrepen.

De toxiciteit van nanodeeltjes is direct gekoppeld aan de fysische en chemische eigenschappen ervan. Wanneer nanodeeltjes het lichaam binnenkomen, ze zijn omgeven door lagen van eiwitten, die bekend staat als een "corona". Losjes gebonden eiwitten vormen een "zachte corona, "terwijl strak gebonden eiwitten een "harde corona" vormen.

Met een modelsysteem van polystyreen nanodeeltjes en humaan serumalbumine (HSA) eiwit, de onderzoekers gebruikten een reeks technieken om de grootte te bepalen, samenstelling en geometrie van het polystyreen nanodeeltjes-eiwit corona-complex.

HSA werd geselecteerd vanwege zijn natuurlijke overvloed, terwijl positief en negatief geladen nanodeeltjes, van twee verschillende maten, werden gebruikt om te beoordelen hoe de deeltjesgrootte de vorming van de corona in oplossing onder verschillende pH-omstandigheden beïnvloedde. De onderzoekers gebruikten kleine hoek neutronenverstrooiing (SANS) met contrastaanpassing op het Bilby-instrument (met Dr. Andrew Whitten) om de diameter van het nanodeeltje te bepalen en de verschillende structurele kenmerken ervan te karakteriseren.

"Onze faciliteiten zijn vrij uniek omdat we de interactie tussen eiwit en nanodeeltjes kunnen onderzoeken op lengteschalen van één nanometer tot 10 micron, wat heel moeilijk is met andere technieken, " zei dr. Jitendra Mata, instrument wetenschapper en co-auteur van het papier.

"Contrast matching stelt u in staat om twee componenten samen te zien, zoals nanodeeltjes en eiwitcorona, of we kunnen een van de interessante componenten maskeren. We konden bepalen of er een sterke of zwakke interactie met het eiwit was of dat er een vormverandering in het eiwit was, " hij voegde toe.

Uit de studie bleek dat zowel de deeltjesgrootte als de pH een rol speelden bij het bepalen van de aard van de corona. Grotere deeltjes bevorderden de vorming van een zachte corona, waarbij de harde corona in sommige gevallen volledig afwezig is. HSA nam actief deel aan de vorming van deze complexen, puntjes op het oppervlak van negatief geladen nanodeeltjes.

Aanvullend, ze ontdekten dat de interactie tussen de zachte corona en het oppervlak van de nanodeeltjes werd bepaald door een subtiele balans van elektrostatische krachten.

Het lopende onderzoek streeft naar het gebruik van andere neutroneninstrumenten, waaronder Kookaburra USANS en Platypus neutronenreflectometrie om te begrijpen hoe deze complexe corona / nanoplastics zouden interageren met andere biologische entiteiten zoals celmembranen.

De onderzoekers verwachten dat deze bevindingen gevolgen zullen hebben voor verder onderzoek naar de toxiciteit van nanodeeltjes, door een duidelijker beeld te geven van de interacties van nanodeeltjes met biomoleculen.