I prodotti di consumo nano-abilitati circondano le persone ogni giorno, dalla cura personale, cosmetici, abbigliamento ed elettronica, al cibo e alle bevande.

Il Nanotechnology Consumer Products Inventory gestito dal Woodrow Wilson International Center for Scholars ha elencato 1, 814 prodotti di consumo nano-abilitati, molti dei quali presentano un potenziale rischio per la sicurezza se inalati. Però, i loro potenziali rischi biologici sono ancora in gran parte sconosciuti.

Il professor Yi Zuo dell'Università delle Hawaii al Mānoa College of Engineering ha sviluppato un nuovo metodo per rivelare il meccanismo molecolare delle interazioni nano-bio nei polmoni. Questa ricerca è stata pubblicata nel numero di luglio 2017 della rivista scientifica ACS Nano , "Svelare la struttura molecolare della corona di surfattante polmonare su nanoparticelle".

Lo studio di Zuo ha mostrato che una volta che le nanoparticelle inalate entrano nei polmoni, vengono rapidamente avvolti da una corona biomolecolare costituita dal surfattante polmonare naturale. L'intera superficie dei polmoni è rivestita da un film di surfattante polmonare lipidico-proteico, che svolge un'importante funzione fisiologica di difesa dell'ospite e di riduzione della tensione superficiale. La corona del surfattante polmonare fornisce alle nanoparticelle inalate una nuova identità nelle loro successive interazioni con il sistema biologico, come la loro clearance e tossicità cellulare.

"Le interazioni su scala molecolare tra nanoparticelle e biomolecole sono troppo piccole e troppo veloci per essere visualizzate con la maggior parte dei metodi sperimentali convenzionali, " Zuo ha detto. "Quindi, abbiamo studiato le interazioni nano-bio con un esperimento virtuale chiamato simulazioni di dinamica molecolare. Usando i supercomputer, abbiamo creato una scatola virtuale in cui un certo numero di molecole e particelle possono muoversi e interagire tra loro per un certo tempo seguendo le leggi naturali della fisica e della chimica. Lo stato di equilibrio finale della simulazione rivela il meccanismo molecolare delle interazioni nano-bio".

Questo studio può anche far progredire la comprensione di altri inquinanti atmosferici, come vog, un inquinante atmosferico che è unico alle Hawaii a causa delle sue eruzioni vulcaniche. Dato l'ambiente, impatto sulla salute e sulla sicurezza del vog, c'è un urgente bisogno di capire il suo rischio polmonare, specialmente a quelli con condizioni respiratorie esistenti e bambini, il cui sistema respiratorio è significativamente più vulnerabile all'invasione di particelle rispetto agli adulti.

Zuo sta continuando a studiare il meccanismo molecolare delle interazioni nano-bio utilizzando simulazioni di dinamica molecolare e nuove tecniche sperimentali sviluppate nel suo Laboratorio di Biocolloidi e Biointerfacce, contribuendo a fornire una metrica utile per la regolamentazione e la supervisione delle applicazioni commerciali delle nanotecnologie verso uno sviluppo più sicuro e sostenibile.