Forskare vid North Carolina State University har utvecklat en metod för att förutsäga hur nanopartiklar kommer att interagera med biologiska system - inklusive människokroppen. Deras arbete kan få konsekvenser för förbättrad säkerhet för människor och miljö vid hantering av nanomaterial, samt ansökningar om läkemedelsleverans.
NC State forskare Dr Jim Riviere, Burroughs Wellcome Distinguished professor i farmakologi och chef för universitetets Center for Chemical Toxicology Research and Pharmacokinetics, Dr Nancy Monteiro-Riviere, professor i undersökande dermatologi och toxikologi, och Dr Xin-Rui Xia, forskarassistent i farmakologi, ville skapa en metod för biologisk karakterisering av nanopartiklar - ett screeningsverktyg som skulle göra det möjligt för andra forskare att se hur olika nanopartiklar kan reagera när de är inne i kroppen.
"Vi ville hitta en bra, biologiskt relevant sätt att bestämma hur nanomaterial reagerar med celler, "Säger Riviere." När ett nanomaterial kommer in i människokroppen, det binder omedelbart till olika proteiner och aminosyror. Molekylerna en partikel binder med kommer att avgöra var den ska ta vägen. "
Denna bindningsprocess påverkar också partikelns beteende inuti kroppen. Enligt Monteiro-Riviere, aminosyrorna och proteinerna som täcker en nanopartikel ändrar dess form och ytegenskaper, potentiellt förbättra eller minska egenskaper som toxicitet eller, i medicinska tillämpningar, partikelns förmåga att leverera läkemedel till riktade celler.
För att skapa sitt screeningverktyg, teamet använde en serie kemikalier för att undersöka ytorna på olika nanopartiklar, använda tekniker som tidigare utvecklats av Xia. En nanopartikels storlek och ytegenskaper bestämmer vilken typ av material den kommer att binda till. När storleken och ytegenskaperna väl är kända, forskarna kan sedan skapa "fingeravtryck" som identifierar hur en viss partikel kommer att interagera med biologiska molekyler. Dessa fingeravtryck gör att de kan förutsäga hur den nanopartikeln kan bete sig en gång inuti kroppen.
Studieresultaten visas i den 23 augusti onlineutgåvan av Naturnanoteknik .
"Denna information gör att vi kan förutsäga var ett visst nanomaterial kommer att hamna i människokroppen, och om det kommer att tas upp av vissa celler eller inte, Riviere tillägger. "Det i sin tur kommer att ge oss en bättre uppfattning om vilka nanopartiklar som kan vara användbara för läkemedelstillförsel, och vilka som kan vara farliga för människor eller miljön."
