Ny biologisk identitet af inhalerede nanopartikler afsløret

Nano-aktiverede forbrugerprodukter omgiver mennesker hver dag, fra personlig pleje, kosmetik, tøj og elektronik, til mad og drikke.

Nanoteknologiforbrugerproduktfortegnelsen, der vedligeholdes af Woodrow Wilson International Center for Scholars, har angivet 1, 814 nano-aktiverede forbrugerprodukter, hvoraf mange har en potentiel sikkerhedsrisiko ved indånding. Imidlertid, deres potentielle biologiske risici er stadig stort set ukendte.

University of Hawai'i ved Mānoa College of Engineering Professor Yi Zuo har udviklet en ny metode til at afsløre den molekylære mekanisme for nano-bio-interaktioner i lungerne. Denne forskning blev offentliggjort i juli 2017 -udgaven af ​​det videnskabelige tidsskrift ACS Nano , "Afsløring af molekylstrukturen af ​​pulmonær overfladeaktivt corona på nanopartikler."

Zuos undersøgelse viste, at når de inhalerede nanopartikler kommer ind i lungerne, de bliver hurtigt pakket ind med en biomolekylær corona lavet af det naturlige pulmonale overfladeaktive stof. Hele overfladen af ​​lungerne er beklædt med en lipid-protein pulmonal overfladeaktiv film, som tjener en vigtig fysiologisk funktion af værtsforsvar og reduktion af overfladespændinger. Den pulmonale overfladeaktive corona giver de inhalerede nanopartikler en ny identitet i deres efterfølgende interaktioner med det biologiske system, såsom deres clearance og celletoksicitet.

"Interaktioner i molekylær skala mellem nanopartikler og biomolekyler er for små og for hurtige til at blive visualiseret ved de fleste konventionelle eksperimentelle metoder, "Sagde Zuo." Derfor, vi studerede nano-bio-interaktionerne med et virtuelt eksperiment kaldet molekylær dynamiksimuleringer. Ved hjælp af supercomputere, vi skabte en virtuel kasse, hvor et bestemt antal molekyler og partikler kan bevæge sig og interagere med hinanden i et bestemt tidspunkt ved at følge de fysiske og kemiske naturlove. Simuleringens endelige ligevægtstilstand afslører den molekylære mekanisme for nano-bio-interaktioner. "

Denne undersøgelse kan også fremme forståelsen af ​​andre luftforurenende stoffer, såsom vog, et luftforurenende stof, der er unikt for Hawaii på grund af dets vulkanudbrud. I betragtning af miljøet, sundhed og sikkerhed påvirkning af vog, der er et presserende behov for at forstå dets pulmonal risiko, især til personer med eksisterende åndedrætsbetingelser og børn, hvis åndedrætssystem er betydeligt mere sårbart over for partikelinvasion end voksne.

Zuo fortsætter med at studere den molekylære mekanisme for nano-bio-interaktioner ved hjælp af molekylære dynamiksimuleringer og nye eksperimentelle teknikker udviklet i sit laboratorium for biokolloider og biointerfaces, hjælper med at give en nyttig metrik til regulering og tilsyn med kommercielle anvendelser af nanoteknologi mod en sikrere og mere bæredygtig udvikling.