I nanomateriali hanno invaso la maggior parte dei prodotti utilizzati nella nostra vita quotidiana. Si trovano ovunque:dai cosmetici (creme, dentifrici, e shampoo), componenti alimentari (zucchero, o sale), Abiti, cemento delle costruzioni, vernici, gomme dell auto, olio, prodotti elettronici (smartphone, schermo), energia, farmaceutici (farmaci, imaging medico).

L'OCSE ha recentemente riferito che le nanoparticelle sono presenti in più di 1300 prodotti commerciali in cui ignoriamo la potenziale tossicità per le persone, animali e ambiente. L'assenza di strumenti affidabili per monitorare gli oggetti su scala nanometrica e l'enorme numero di meccanismi di possibile tossicità porta a normative controverse in materia di nanotossicità:ad esempio, le nanoparticelle nelle creme non attraversano la pelle umana, ma può entrare attraverso i polmoni o lo strato di muco. Ecco perché il modo esatto in cui determinate nanoparticelle interagiscono con i tessuti e le barriere umani, comprese le membrane cellulari non è ancora ben compreso. Uno dei motivi è l'enorme difficoltà di visualizzare le singole nanoparticelle. Infatti, i nano-oggetti sono al di sotto del limite di diffrazione e quindi al di sotto delle capacità dei microscopi ottici. Di conseguenza, tecniche speciali e originali devono essere progettate per vedere gli eventi nel mondo submicronico. Un'altra difficoltà legata alle particelle minuscole:si muovono velocemente e i processi ad esse associati durano frazioni di secondo:anche la misurazione dovrebbe essere veloce.

Sulla base di queste preoccupazioni, il team di fisica teorica dell'Universitat Rovira i Virgili di Tarragona, guidato dal dottor Vladimir Baulin, il coordinatore della Rete Europea ITN SNAL, progettato un progetto di ricerca per studiare l'interazione tra nanoparticelle e membrane lipidiche. Nelle simulazioni al computer, i ricercatori hanno prima creato quello che chiamano un "doppio strato perfetto", in cui tutte le code lipidiche rimangono in posizione all'interno della membrana. Sulla base dei loro calcoli, il team del Dr. Baulin ha osservato che piccole nanoparticelle idrofobe possono inserirsi nel doppio strato lipidico se la loro dimensione è simile allo spessore della membrana (circa 5 nanometri).

Hanno osservato che queste nanoparticelle rimangono intrappolate nella membrana cellulare, come comunemente accettato dalla comunità scientifica. Ma una sorpresa appare quando hanno studiato il caso delle nanoparticelle superidrofobiche, poiché queste nanoparticelle potrebbero non solo inserirsi nella membrana cellulare ma potrebbero anche sfuggire spontaneamente a questa membrana.

"E 'generalmente accettato che minore è la dimensione dell'oggetto, più facile attraversare le barriere. Qui vediamo uno scenario opposto:NP con dimensione> 5 nm possono attraversare spontaneamente il doppio strato", afferma il dott. Baulin.

È qui che il Dr. Baulin ha contattato il Dr. Jean-Baptiste Fleury presso l'Università del Saarland (Germania) per confermare questo meccanismo e per studiare sperimentalmente questo fenomeno di traslocazione unico. Il dottor Fleury e il suo team, progettato un esperimento microfluidico per formare sistemi a doppio strato fosfolipidico, che possono essere considerate membrane cellulari artificiali. Con questa configurazione sperimentale, hanno esplorato l'interazione delle singole nanoparticelle con una tale membrana artificiale. Le nanoparticelle d'oro utilizzate avevano un monostrato lipidico adsorbito che ne garantisce la dispersione stabile e ne previene il raggruppamento. Utilizzando una combinazione di microscopia ottica fluorescente e misurazioni elettrofisiologiche, il team del Dr. Fleury potrebbe seguire le singole particelle che attraversano un doppio strato e svelare il loro percorso a livello molecolare. E come previsto dalle simulazioni, hanno osservato che le nanoparticelle si inseriscono nel doppio strato dissolvendo il loro rivestimento lipidico nella membrana artificiale. Nanoparticelle con un diametro uguale o maggiore di 6 nm, ovvero la tipica estensione di un doppio strato, sono in grado di sfuggire nuovamente al doppio strato con pochissimi millisecondi, mentre le nanoparticelle più piccole rimangono intrappolate nel nucleo del doppio strato.

Questa scoperta della rapida traslocazione di minuscole nanoparticelle d'oro attraverso le barriere che proteggono le cellule, cioè doppio strato lipidico, può sollevare preoccupazioni sulla sicurezza dei nanomateriali per la salute pubblica e può suggerire di rivedere le norme di sicurezza su scala nanometrica portando l'attenzione sulla sicurezza dei nanomateriali in generale.