I precedenti sforzi per determinare gli effetti sulla salute e sull'ambiente delle nanoparticelle che trovano impiego in centinaia di prodotti di consumo potrebbero aver prodotto risultati fuorvianti adottando i tradizionali test tossicologici che non tengono conto delle proprietà uniche di pezzi di materiale così piccoli che 100, 000 potrebbe rientrare nel periodo alla fine di questa frase.
Questa è stata una delle osservazioni presentate qui oggi al 245° National Meeting &Exposition dell'American Chemical Society (ACS), da uno dei leader emergenti nella ricerca sulle nanoscienze. Il discorso di Christy Haynes, dottorato di ricerca, era tra quasi 12, 000 presentazioni al raduno.
Haynes ha tenuto la lezione inaugurale di Kavli Foundation Emerging Leader in Chemistry Lecture durante l'incontro, che si terrà nell'Ernest N. Morial Convention Center e negli hotel del centro. Sponsorizzato dalla Fondazione Kavli, le Emerging Leaders Lectures riconoscono il lavoro di eccezionali giovani scienziati chimici. Queste nuove presentazioni accenderanno i riflettori sugli scienziati di età inferiore ai 40 anni e a non più di 10 anni di distanza dal conseguimento del dottorato di ricerca quando nominati, e che hanno ottenuto risultati eccezionali nella ricerca scientifica o ingegneristica. Questa serie di conferenze si svolgerà dal 2013 al 2015 e si unisce alla serie esistente "Kavli Foundation Innovations in Chemistry Lecture".
"Christy Haynes è lo scienziato perfetto per lanciare questa prestigiosa serie di conferenze, " disse Marinda Li Wu, dottorato di ricerca, presidente dell'ACS. "La ricerca di Haynes sta avendo un impatto nella comunità scientifica negli sforzi per utilizzare le nanoparticelle e la nanotecnologia in medicina e in altri campi. E quella ricerca ha acceso l'immaginazione popolare, anche. Haynes è stato incluso in Scienza popolare la lista dei 'Brilliant 10', un gruppo di "geni che scuotono la scienza oggi". Siamo lieti di collaborare con la Fondazione Kavli nell'evidenziare i contributi di tali individui".
"La Kavli Foundation è lieta di supportare una serie che attira l'attenzione su eccezionali giovani ricercatori in chimica. Riconoscere questi eccezionali giovani chimici ispirerà gli altri e contribuirà a creare un futuro vibrante nel campo, " ha detto Fred Kavli, fondatore e presidente della Fondazione Kavli. Aggiunto Bob Conn, presidente della fondazione, "Luminosa, i giovani ricercatori possiedono l'energia, motivazione e un atteggiamento "può fare" per far progredire la scienza. È spesso in questa fase che gli scienziati svolgono il loro lavoro più innovativo".
La Fondazione Kavli è dedicata al progresso della scienza a beneficio dell'umanità, promuovere la comprensione pubblica della ricerca scientifica e sostenere gli scienziati e il loro lavoro. La Fondazione attua la sua missione attraverso un programma internazionale di istituti di ricerca nei campi dell'astrofisica e della fisica teorica, nanoscienze e neuroscienze, e attraverso il supporto di convegni, simposi, cattedre dotate, seminari di giornalismo e altre attività.
La serie "Kavli Foundation Innovations in Chemistry Lecture" ha debuttato nel marzo 2011 e continuerà fino al 2013. Queste lezioni affronteranno l'urgente necessità di nuovo, pensiero "fuori dagli schemi", mentre gli scienziati affrontano molte delle crescenti sfide del mondo, come il cambiamento climatico, malattie emergenti, e carenze idriche ed energetiche. La Fondazione Kavli, un'organizzazione filantropica riconosciuta a livello internazionale nota per il suo sostegno all'innovazione scientifica di base, ha accettato di sponsorizzare le lezioni in collaborazione con ACS nel 2010.
Wu ha anche elogiato la Fondazione Kavli per il suo sostegno alle conferenze e alla leadership su un'ampia gamma di altre attività nel progresso della scienza. "La Kavli Foundation e l'American Chemical Society sono partner eccellenti con missioni notevolmente simili, " Wu ha detto. "La dichiarazione della missione di ACS parla di far progredire la scienza della chimica 'a beneficio della Terra e della sua gente.' Sono lieto che queste due organizzazioni possano lavorare insieme nella loro dedizione al raggiungimento di questi obiettivi".
Haynes, che è con l'Università del Minnesota, ha spiegato che quando i produttori hanno iniziato a utilizzare o considerare l'uso di nanoparticelle nei prodotti di consumo e di altro tipo, sono emerse preoccupazioni circa i possibili effetti sulla salute e sull'ambiente. Sul mercato sono presenti più di 800 prodotti di consumo basati sulla nanotecnologia, secondo alcune stime. Negli ultimi 10 anni è emerso un nuovo campo talvolta chiamato "nanotossicologia" per indagare su tali preoccupazioni.
"Il lavoro iniziale si è concentrato sull'utilizzo dei test tossicologici utilizzati da anni per valutare i materiali sfusi, "Haynes ha detto. "Nanoparticelle, però, sono intrinsecamente differenti. Una nanoparticella di materiale utilizzata negli alimenti o in una lozione cosmetica può contenere solo pochi atomi, o qualche migliaio di atomi. Pezzi di dimensioni regolari dello stesso materiale potrebbero contenere miliardi di atomi. Questa differenza fa sì che le nanoparticelle si comportino in modo diverso rispetto alle loro controparti sfuse".
Una pepita d'oro puro da 1 oncia, ad esempio, ha le stesse proprietà chimiche e fisiche di una pepita da 2 once o di un lingotto d'oro da 27 libbre. Per le nanoparticelle, però, size often dictates the physical and chemical properties, and those properties change as the size decreases.
Haynes said that some of the earlier nanotoxicology tests did not fully take those and other factors into account when evaluating the effects of nanoparticles. In some cases, ad esempio, the bottom line in those tests was whether cells growing in laboratory cultures lived or died after exposure to a nanoparticle.
"While these results can be useful, there are two important limitations, " Haynes explained. "A cell can be alive but unable to function properly, and it would not be apparent in those tests. Inoltre, the nature of nanoparticles—they're more highly reactive—can cause 'false positives' in these assays."
Haynes described a new approach used in her team's work in evaluating the toxicity of nanoparticles. It focuses on monitoring how exposure to nanoparticles affects a cell's ability to function normally, rather than just its ability to survive the exposure. Inoltre, they have implemented measures to reduce "false-positive" test results, which overestimate nanoparticle toxicity. One of the team's safety tests, ad esempio, determines whether key cells in the immune system can still work normally after exposure to nanoparticles. In another, the scientists determine whether bacteria exposed to nanoparticles can still communicate with each other, engaging in the critical biochemical chatter that enables bacteria to form biofilms, communities essential for them to multiply in ways that lead to infections.
"So far, we have found that nanoparticles made of silver or titanium may be the most problematic, though I would say that neither is as bad as some of the alarmist media speculations, especially when they are stabilized appropriately, " said Haynes. "I think that it will be possible to create safe, stable coatings on nanoparticles that will make them stable and allow them to leave the body appropriately. We need more research, of course, in order to make informed decisions."
This area of research—how nanoparticles interact with biological and ecological systems—is the focus of a newly funded multi-institutional partnership that includes Haynes' team. It is the Center for Sustainable Nanotechnology, funded by the National Science Foundation Division of Chemistry through the Centers for Chemical Innovation Program.
Haynes' work has led to her involvement in two large bioethics efforts funded by the National Institutes of Health that made recommendations about how to regulate nanoparticles for biomedical use. "I was one of a few scientists in rooms full of lawyers, ethicists and philosophers, " she explained. "My job was to provide the bench scientist's perspective on the definitions and recommendations. Both projects produced recommendations that were presented directly to officials in the U.S. Food and Drug Administration, the U.S. Environmental Protection Agency, the National Institute for Occupational Safety and Health and other agencies."
