Migliaia di prodotti di consumo contenenti nanoparticelle ingegnerizzate, particelle microscopiche presenti negli oggetti di uso quotidiano, dai cosmetici, all'abbigliamento, ai materiali da costruzione, entrano nel mercato ogni anno. Le preoccupazioni su possibili problemi di salute e sicurezza ambientale con questi prodotti nano-abilitati continuano a crescere, con gli scienziati che lottano per trovare rapidamente, a buon mercato, e sistemi di screening cellulare di facile utilizzo per identificare i possibili rischi di vaste librerie di nanomateriali ingegnerizzati. Però, determinare quanta esposizione alle nanoparticelle ingegnerizzate potrebbe essere pericolosa per l'uomo richiede una conoscenza precisa della quantità (o dose) di nanomateriali che interagiscono con cellule e tessuti come polmoni e pelle.

Questo è facile da determinare con prodotti chimici, ma la sfida presentata dalle nanoparticelle sospese in mezzi fisiologici non è banale. Le nanoparticelle ingegnerizzate nei mezzi biologici interagiscono con le proteine ​​del siero e formano agglomerati più grandi, che alterano sia la loro cosiddetta densità effettiva che la superficie attiva, e infine definire la loro consegna alla dose cellulare e alle bio-interazioni. Questo comportamento ha enormi implicazioni non solo nella misurazione dell'esatta quantità di nanomateriali che interagiscono con cellule e tessuti, ma anche nella definizione delle classifiche di rischio di vari nanomateriali ingegnerizzati (ENM). Di conseguenza, migliaia di test di screening cellulare pubblicati sono difficili da interpretare e utilizzare ai fini della valutazione del rischio.

Gli scienziati del Center for Nanotechnology and Nanotoxicology della Harvard School of Public Health (HSPH) hanno scoperto un veloce, semplice, e un metodo poco costoso per misurare la densità effettiva delle nanoparticelle ingegnerizzate nei fluidi fisiologici, consentendo di determinare con precisione la quantità di nanomateriali che entrano in contatto con cellule e tessuti in coltura.

Il metodo, denominato Metodo di Centrifugazione Volumetrica (VCM), è stato pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura .

La scoperta avrà un impatto importante sulla valutazione dei rischi delle nanoparticelle ingegnerizzate, consentendo ai valutatori del rischio di classificare con precisione i pericoli dei nanomateriali utilizzando sistemi cellulari. Per di più, misurando la composizione degli agglomerati di nanomateriali nei fluidi fisiologici, consentirà agli scienziati di progettare sistemi di somministrazione di farmaci basati su nanotecnologie più efficaci per applicazioni di nanomedicina.

"La sfida più grande che abbiamo nel valutare i possibili effetti sulla salute associati alle nano esposizioni è decidere quando qualcosa è pericoloso e quando non lo è, in base al livello di dose. A bassi livelli, i rischi sono probabilmente minuscoli, ", ha affermato l'autore senior Philip Demokritou, professore associato di fisica dell'aerosol presso il Dipartimento di Salute Ambientale dell'HSPH. "La domanda è:a quale livello di dose l'esposizione al nano diventa problematica? La stessa domanda si applica ai farmaci a base di nanoquadri quando testiamo la loro efficienza utilizzando sistemi cellulari. Quanto del nanofarmaco somministrato entrerà in contatto con cellule e tessuti? determinare la dose efficace necessaria per una data risposta cellulare."

Le agenzie di regolamentazione federali non richiedono ai produttori di testare le nanoparticelle ingegnerizzate, se la forma originale del materiale sfuso è già stata dimostrata sicura. Però, ci sono prove che alcuni di questi materiali potrebbero essere più dannosi su scala nanometrica, una scala alla quale i materiali possono penetrare nelle cellule e aggirare più facilmente le barriere biologiche e mostrare caratteristiche fisiche uniche, chimico, e proprietà biologiche rispetto a particelle più grandi.

"Il metodo VCM aiuterà i nanobiologi e i regolatori a risolvere i dati contrastanti sulla tossicità cellulare in vitro che sono stati riportati in letteratura per vari nanomateriali. Queste disparità probabilmente derivano dalla mancanza o da considerazioni dosimetriche imprecise nelle interazioni nano-bio in un sistema di screening cellulare, " ha detto Joel Cohen, uno studente di dottorato presso HSPH e uno dei due autori principali dello studio.

Questo progetto di ricerca è stato sostenuto da sovvenzioni dell'Istituto nazionale per la sicurezza e la salute sul lavoro e della National Science Foundation, e il Centro per le nanotecnologie e la nanotossicologia dell'HSPH.

Questa storia è pubblicata per gentile concessione della Harvard Gazette, Il giornale ufficiale dell'Università di Harvard. Per ulteriori notizie universitarie, visita Harvard.edu.