Molekylære interaktioner er nøglen til, hvordan nanopartikler opfører sig i celler

Nanopartikler viser løfte om at løse en lang række problemer, fra at indkredse medicinske diagnoser til at udvikle alternative energiformer og skabe mere holdbare materialer. Men forskere har endnu ikke fastlagt præcis, hvordan disse små partikler interagerer i deres miljø, uanset om det er inde i mennesker eller i verden som helhed, og hvis disse interaktioner kan være giftige.

I en nylig undersøgelse, forskere ved Pacific Northwest National Laboratory opdagede cellulære interaktioner af nanopartikler på molekylært niveau, der kan føre til svar om, hvordan disse partikler påvirker levende systemer. Deres resultater vil blive vist i journalen Nanotoksikologi .

Efterhånden som videnskabsmænd begynder at forstå de mekanismer og molekyler, der påvirker de cellulære interaktioner mellem nanopartikler, der bærer specifikke fysiske og kemiske egenskaber, de kan bedre forudsige, hvordan nanopartikler vil påvirke biologiske systemer.

Med en større forståelse af de cellulære interaktioner og respons på nanopartikler, offentlige myndigheder og videnskabelige sammenslutninger kan sætte realistiske standarder for, hvordan disse partikler kan bruges, beskyttelse af menneskers sundhed og miljøet og samtidig fremskynde innovationer inden for energi, medicin, og materialevidenskab.

Forskerne fokuserede på at identificere de underliggende mekanismer, der styrer, hvordan nanopartikler med specifikke egenskaber interagerer med celler. Ved hjælp af time-lapse højfølsom fluorescensmikroskopi ved EMSL, en Institut for Energi videnskabelig brugerfacilitet på PNNL, holdet undersøgte amorfe silica -nanopartikler i makrofager, del af det menneskelige immunsystem.

Det højfølsomme mikroskop tillod dem at spore individuelle nanopartikler i realtid, da partiklen kom ind i en celle, hvordan det interagerede i den levende celle, og dens skæbne. De fandt ud af, at nanopartiklerne havde en tendens til at bevæge sig sammen med et bestemt makrofagprotein, Scavenger Receptor A, i cellen.

Når receptoren blev udtrykt i celler, der normalt ikke udtrykker dette protein, cellerne blev forbundet med flere nanopartikler. Da ekspressionen af ​​receptoren blev hæmmet i makrofagerne, cellerne blev forbundet med et mindre antal nanopartikler. Imidlertid, receptorens mediering var hovedsageligt forbundet med individuelle nanopartikler. Da nanopartikler agglomererede og blev til en større masse, som de plejer at gøre, kun en mindre del blev fundet forbundet med receptoren.