I ricercatori imperiali hanno testato se le nanoparticelle d'oro potrebbero essere tossiche per le cellule, scoprire come influenzano le membrane lipidiche dipende dalla loro dimensione.

Le nanoparticelle (fino a 100 nanometri di diametro) sono sempre più prodotte per l'uso in medicina, tecnologia, cosmetici e cibo, ma i loro possibili impatti sulla salute umana sono sconosciuti.

La ricerca, pubblicato oggi in Chimica delle comunicazioni naturali , mostra che le piccole nanoparticelle (5-10 nm) sono le più capaci di perturbare le membrane, che secondo i ricercatori dovrebbe essere preso in considerazione quando si progettano nanoparticelle per l'uso nel corpo.

Le nanoparticelle sono disponibili in un'ampia varietà di dimensioni, forme e materiali, e i sistemi biologici sono complessi, rendendo difficile determinare come interagiscono tra loro. Però, i ricercatori sanno che uno dei primi passi chiave nella tossicità è quando una particella interagisce con la membrana attorno a una cellula.

Le particelle possono attaccarsi all'esterno delle membrane, radicarsi in essi, o essere completamente inghiottito ed entrare nella cella. Ciascuno di questi risultati può influenzare la cellula in modi diversi; Per esempio, distorcere la membrana può influenzare le sue proprietà elastiche, potenzialmente compromettendo la sua capacità di funzionare.

Ora, ricercatori dell'Imperial College di Londra hanno testato nanoparticelle d'oro con cellule artificiali, scoprendo che il modo in cui interagiscono dipende dalla dimensione delle nanoparticelle, con nanoparticelle più piccole (5-10 nm) più in grado di entrare nelle membrane cellulari.

Le misure contano

Capo ricercatore Dott.ssa Claudia Contini, dal Dipartimento di Chimica dell'Imperial, ha dichiarato:"L'espansione della produzione di nanoparticelle ha portato a crescenti preoccupazioni riguardo al loro impatto sulla salute umana e sull'ambiente in generale. Identificare le nanoparticelle pericolose per gli organismi naturali è difficile data l'ampia varietà di nanoparticelle, le loro diverse proprietà e la complessità delle entità biologiche.

"Utilizzando un sistema semplificato, siamo stati in grado di dimostrare che il destino di una nanoparticella a contatto con una membrana è determinato dalle sue dimensioni. Le nanoparticelle più piccole hanno una migliore possibilità di entrare all'interno della membrana rispetto alle dimensioni maggiori, che dovrebbe essere preso in considerazione quando si prevede quali nanoparticelle possono essere pericolose."

Le nanoparticelle d'oro vengono studiate per una serie di usi all'interno del corpo, compreso l'aiuto nella rilevazione del tumore e per la somministrazione di farmaci o agenti di terapia genica. Le nanoparticelle sono solitamente "funzionalizzate" - rivestite con molecole che le aiutano a mirare a recettori specifici nelle membrane cellulari che consentono loro di interagire o entrare nella cellula.

Però, non era noto se la funzionalizzazione fosse sempre necessaria per l'interazione, o se le nanoparticelle potrebbero interagire spontaneamente. Il team ha testato diverse dimensioni di nanoparticelle d'oro non funzionalizzate con cellule artificiali che imitano le proprietà delle membrane cellulari biologiche. L'utilizzo di questi semplici imitatori cellulari ha permesso loro di concentrarsi sulle interazioni membrana-nanoparticelle.

Progettare le future nanoparticelle

Hanno scoperto che le nanoparticelle più grandi (50-60 nm) a volte aderivano all'esterno della membrana, ma ha causato il minimo disturbo, nanoparticelle di medie dimensioni (25-35 nm) aderiscono più spesso alla superficie e causano una certa distorsione, e nanoparticelle più piccole (5-10 nm) hanno distorto significativamente la membrana, piegandolo verso l'interno a volte con diverse nanoparticelle impilate insieme, provocando una distorsione tubolare.

Le nanoparticelle più piccole possono quindi causare effetti collaterali tossici indesiderati nel corpo se non funzionalizzate, un fattore che secondo il team dovrebbe essere preso in considerazione quando si progettano nanoparticelle mediche.

I risultati della ricerca hanno anche un lato positivo:a volte è utile se le nanoparticelle entrano nelle membrane, per esempio quando si somministrano farmaci direttamente alle cellule. Le nanoparticelle d'oro più piccole possono quindi creare sistemi di somministrazione di farmaci migliori se vengono aspirate più facilmente nella cellula.