Polacy opracowali nowy sposób badania toksyczności nanocząstek
Komputerową metodę badania toksyczności nanocząstek tlenków metali, wykorzystującą pierwszy na świecie model Nano-QSAR, opracował dr Tomasz Puzyn z Uniwersytetu Gdańskiego wraz z zespołem.
Być może dzięki niej w przyszłości będzie można uniknąć testowania nowych nanomateriałów na zwierzętach. Opracowany model Nano-QSAR jest komputerowym narzędziem, które na podstawie budowy nanocząstki tlenku metalu ocenia jej toksyczność w stosunku do bakterii E. coli. To pierwszy krok w kierunku stworzenia możliwości analizowania wpływu nowych nanomateriałów na człowieka i środowisko w oparciu o metody komputerowe.
Model stworzyli dr Tomasz Puzyn i mgr Agnieszka Gajewicz z Wydziału Chemii UG w ścisłej współpracy z zespołem prof. Jerzego Leszczynskiego z Interdisciplinary Center for Nanotoxicity, Jackson State University w Stanach Zjednoczonych. Artykuł przedstawiający wyniki badań ukazał się 13 lutego w czasopiśmie „Nature Nanotechnology”.
„Klasyczne metody modelowania QSAR (metody ilościowego modelowania zależności pomiędzy strukturą chemiczną a aktywnością) mogą być stosowane dla analizy właściwości klasycznych związków chemicznych. Naszym wkładem jest to, że zaproponowaliśmy, jak tę metodę zaadaptować do oceny ryzyka toksyczności ze strony nanomateriałów”- wyjaśnia w rozmowie z PAP dr Tomasz Puzyn.
Okazuje się bowiem, że właściwości danego związku chemicznego w makroskali mogą się całkowicie różnić od właściwości nanocząstek tego związku. Mogą to być ogromne różnice np. przewodnictwa cieplnego, wytrzymałości czy toksyczności. Może się więc okazać, że choć jakiś związek chemiczny uważany jest za całkowicie bezpieczny dla człowieka, to jego nanocząstka może być już trucizną.
Puzyn tłumaczy, że właściwości nanomateriałów są bardzo pożądane z punktu widzenia inżynierii materiałowej i dlatego materiały te coraz chętniej się stosuje w wielu różnych produktach codziennego użytku. Na przykład nanocząstki tlenku srebra mają właściwości antybakteryjne, więc z powodzeniem stosowane są w dezodorantach. Z kolei nanocząstki dwutlenku tytanu i tlenku cynku używane są w kremach przeciwsłonecznych z uwagi na to, że dobrze pochłaniają szkodliwe promieniowanie UV.
„Poza tym, dzięki nanomateriałom możemy zmierzać do miniaturyzacji rzeczy codziennego użytku, m.in. komputerów, iPodów czy telefonów komórkowych” – dodaje Puzyn. Chemik uważa, że na świecie pojawiać się będzie coraz więcej nowych produktów wykorzystujących nowe rodzaje nanocząstek.
Przed wprowadzeniem każdej nowej substancji chemicznej do masowej produkcji, trzeba sprawdzić, czy jest ona toksyczna dla człowieka i środowiska (reguluje to m. in. unijne rozporządzenie REACH). „O toksyczności nanocząstek można się przekonać prowadząc badania drogą eksperymentalną, ale to z jednej strony generuje duże koszty badań, z drugiej strony – pochłania czas, a z trzeciej – wymagane są wątpliwe etycznie badania z udziałem zwierząt laboratoryjnych. Alternatywą dla takich badań są badania komputerowe, które pozwalają te same potencjalnie szkodliwe skutki przewidzieć w komputerze, a nie w tradycyjnym laboratorium” – stwierdza Tomasz Puzyn.
Na razie badania Nano-QSAR dotyczyły tylko jednej grupy nanomateriałów – tlenków metali – i tylko jednego rodzaju toksyczności – względem bakterii Escherichia coli, czyli pałeczki okrężnicy.
„W przyszłości będziemy potrzebowali modeli dla każdej grupy nanomateriałów i każdego rodzaju toksyczności wymaganego przy ocenie ryzyka ze strony związków chemicznych. Modele te złożą się na narzędzie, które będzie miało uniwersalne zastosowanie. Będziemy więc mogli komputerowo przewidywać dowolny efekt działania toksycznego dla wybranego rodzaju nanomateriału. To jest nasz cel. A dziś zrobiliśmy w tym kierunku pierwszy krok” – podsumowuje naukowiec.
Zaloguj się Logowanie