For første gang observerede og kvantificerede fysikere en lille nanopartikel, der krydser lipidmembranen

Nanomaterialer har invaderet de fleste produkter, der bruges i vores daglige liv. De findes overalt:fra kosmetik (cremer, tandpasta, og shampoo), fødevarekomponenter (sukker, eller salt), tøj, bygninger cement, maling, bildæk, olie, elektroniske produkter (smartphones, skærm), energi, farmaceutik (medicin, medicinsk billeddannelse).

OECD rapporterede for nylig, at nanopartikler findes i mere end 1300 kommercielle produkter, hvor vi ignorerer den potentielle toksicitet for mennesker, dyr og miljø. Fraværet af pålidelige værktøjer til overvågning af nanoskalaobjekter og et enormt antal mekanismer for mulig toksicitet fører til kontroversielle regler for nanotoksicitet:f.eks. nanopartikler i cremer krydser ikke den menneskelige hud, men kan komme ind gennem lunger eller slimlag. Derfor er den nøjagtige måde, hvorpå visse nanopartikler interagerer med menneskelige væv og barrierer, herunder cellemembraner er stadig ikke godt forstået. En af grundene er den enorme vanskelighed at visualisere individuelle nanopartikler. Ja, nano-objekter er under diffraktionsgrænsen og dermed under kapaciteten af ​​optiske mikroskoper. Som resultat, specielle og originale teknikker skal designes for at se begivenhederne i submikronverdenen. En anden vanskelighed relateret til små partikler:de bevæger sig hurtigt, og de processer, der er forbundet med dem, varer i brøkdele af sekunder:målingen skal også være hurtig.

Baseret på disse bekymringer, teamet af teoretisk fysik på Universitat Rovira i Virgili i Tarragona, ledet af Dr. Vladimir Baulin, koordinator for European Network ITN SNAL, designet et forskningsprojekt for at undersøge samspillet mellem nanopartikler og lipidmembraner. I computersimuleringer, forskerne skabte først det, de kalder et "perfekt dobbeltlag", hvor alle lipidhalerne forbliver på plads i membranen. Baseret på deres beregninger, teamet af Dr. Baulin observerede, at små hydrofobe nanopartikler kan indsættes i lipid -dobbeltlaget, hvis deres størrelse svarer til tykkelsen af ​​membranen (ca. 5 nanometer).

De observerede, at disse nanopartikler forbliver fanget i cellemembranen, som almindeligt accepteret af det videnskabelige samfund. Men der kommer en overraskelse, da de studerede sagen om superhydrofobe nanopartikler, da disse nanopartikler ikke kun kunne indsættes i cellemembranen, men de kunne også undslippe denne membran spontant.

"Det er almindeligt accepteret, at objektets størrelse er mindre, lettere at krydse barrierer. Her ser vi det modsatte scenario:NP'er med størrelse> 5nm kan krydse dobbeltlaget spontant. "Siger Dr. Baulin.

Det er her, Dr. Baulin kontaktede Dr. Jean-Baptiste Fleury ved Saarland University (Tyskland) for at bekræfte denne mekanisme og eksperimentelt studere dette unikke translokationsfænomen. Dr. Fleury og hans team, designet et mikrofluidisk eksperiment til at danne phospholipid dobbeltlagssystemer, som kan betragtes som kunstige cellemembraner. Med denne eksperimentelle opsætning, de undersøgte interaktionen mellem individuelle nanopartikler med en sådan kunstig membran. De brugte guldnanopartikler havde et adsorberet lipidmonolag, der garanterer deres stabile spredning og forhindrer deres klynger. Ved hjælp af en kombination af optisk fluorescerende mikroskopi og elektrofysiologiske målinger, teamet af Dr. Fleury kunne følge individuelle partikler, der krydser et dobbeltlag og opklare deres vej på et molekylært niveau. Og som forudsagt af simuleringerne, de observerede, at nanopartikler indsættes i dobbeltlaget ved at opløse deres lipidbelægning i den kunstige membran. Nanopartikler med en diameter, der er lig med eller større end 6 nm, dvs. den typiske forlængelse af et dobbeltlag, er i stand til at undslippe dobbeltlaget igen med meget få millisekunder, mens mindre nanopartikler forbliver fanget i kernen i dobbeltlaget.

Denne opdagelse af hurtig translokation af små guld nanopartikler gennem barrierer, der beskytter celler, dvs. lipid -dobbeltlag, kan give anledning til bekymring om nanomaterialers sikkerhed for folkesundheden og kan foreslå at revidere sikkerhedsnormerne på nanoskala og gøre opmærksom på nanomaterialers sikkerhed generelt.