Ricerca collaborativa presso ANSTO guidata da Shinji Kihara e A/Prof. Duncan McGillivray del MacDiarmid Institute, Nuova Zelanda con il Dr. Jitendra Mata di ANSTO, scienziati dell'Università di Auckland e A/Prof Ingo Köper della Flinders University, SA, sta contribuendo a una migliore comprensione di come le nanoplastiche interagiscono con le proteine ​​del plasma sanguigno e altre molecole biologiche all'interno del corpo.

La motivazione di questo studio, che è stato recentemente pubblicato in Chimica dei bioconiugati , nasce dalle preoccupazioni per le crescenti quantità di rifiuti di plastica nell'ambiente.

In natura, queste plastiche subiscono processi di degradazione fisica e chimica per formare minuscole particelle su scala micro e nanometrica.

Gli studi sulla tossicologia delle nanoparticelle ingegnerizzate hanno suggerito che queste particelle ottengono un facile accesso e mobilità all'interno del corpo, spesso eludendo importanti barriere biologiche e meccanismi di difesa contro i corpi estranei. A differenza delle nanoparticelle ingegnerizzate utilizzate nelle applicazioni biomediche, però, i potenziali effetti e le interazioni di queste nanoplastiche non sono ben compresi.

La tossicità delle nanoparticelle è direttamente collegata alle sue proprietà fisiche e chimiche. Quando le nanoparticelle entrano nel corpo, sono circondati da strati di proteine, che è noto come "corona". Le proteine ​​debolmente legate formano una "corona morbida, " mentre le proteine ​​strettamente legate formano una "corona dura".

Con un sistema modello di nanoparticelle di polistirene e proteina di albumina sierica umana (HSA), i ricercatori hanno utilizzato una serie di tecniche per determinare la dimensione, composizione e geometria del complesso corona nanoparticella-proteina di polistirene.

HSA è stato selezionato per la sua naturale abbondanza, mentre le nanoparticelle caricate positivamente e negativamente, di due diverse dimensioni, sono stati utilizzati per valutare come la dimensione delle particelle ha influenzato la formazione della corona in soluzione in diverse condizioni di pH. I ricercatori hanno utilizzato lo scattering di neutroni a piccolo angolo (SANS) con corrispondenza del contrasto sullo strumento Bilby (con il dott. Andrew Whitten) per determinare il diametro della nanoparticella e caratterizzarne le caratteristiche strutturali distinte.

"Le nostre strutture sono piuttosto uniche in quanto possiamo esplorare l'interazione tra proteine ​​e nanoparticelle su scale di lunghezza da un nanometro a 10 micron, cosa molto difficile da fare con altre tecniche, " ha detto il dottor Jitendra Mata, scienziato dello strumento e coautore della carta.

"La corrispondenza del contrasto consente di vedere due componenti insieme, come nanoparticelle e corona proteica, oppure possiamo mascherare uno dei componenti di interesse. Siamo stati in grado di determinare se c'era un'interazione forte o debole con la proteina o se c'era qualche cambiamento di forma nella proteina, " Ha aggiunto.

Lo studio ha scoperto che sia la dimensione delle particelle che il pH hanno avuto un ruolo nel determinare la natura della corona. Le particelle più grandi hanno favorito la formazione di una corona morbida, con la corona dura che è completamente assente in alcuni casi. HSA ha partecipato attivamente alla formazione di questi complessi, punteggiando la superficie delle nanoparticelle caricate negativamente.

Inoltre, hanno scoperto che l'interazione tra la corona morbida e la superficie delle nanoparticelle era governata da un sottile equilibrio di forze elettrostatiche.

La ricerca in corso cerca l'uso di altri strumenti a neutroni tra cui Kookaburra USANS e Platypus riflettometria neutronica per capire come queste complesse corona/nanoplastiche potrebbero interagire con altre entità biologiche come le membrane cellulari.

I ricercatori prevedono che questi risultati avranno implicazioni su ulteriori ricerche sulla tossicità delle nanoparticelle, fornendo un quadro più chiaro delle interazioni delle nanoparticelle con le biomolecole.