EPFL-forskare har utvecklat en metod för att exakt bestämma toxiciteten hos nanomaterial. Genom att använda optiska tekniker, de kan mäta koncentrationen av de oxiderande ämnen som produceras av en skadad cell. Vidare, denna forskning erbjuder också ett nytt sätt att veta mer om mekanismerna bakom oxidativ stress.

Nanopulver, nanokristaller, nanofibrer, nanokompositer ... Idag kan vi hitta nanomaterial överallt; i de produkter vi konsumerar och i våra dagliga miljöer. För att exakt bestämma deras toxicitet, EPFL-forskare har utvecklat ett analysverktyg för att mäta den oxidativa stress som vissa av dem provocerar på celler. De använde optiska tekniker, som att mäta ljuset som absorberas av vissa proteiner. Denna forskning publiceras idag i Nature's Vetenskapliga rapporter.

När en cell utsätts för en giftig produkt eller en patogen, detta gör att den inre jämvikten mellan oxidanterna och antioxidanterna i cellen bryts. Sedan den förra, vanligtvis syrederivat, produceras i alltför stora mängder och börjar attackera cellens proteiner, sockerarter och dess membran. Detta leder till ett snabbare cellulärt åldrande, orsakar vissa sjukdomar i cellen, och kan till och med leda till dess död.

Således, överproduktionen av sådana oxidanter är ett tecken på att cellen är stressad, och det var precis vad forskarna ville mäta. På samma gång, de märkte att cytokrom c, ett protein som finns i cellmembranet, var en särskilt intressant biosensor. De fann att när den exponerades för vissa våglängder av ljus, detta protein skulle absorbera mindre ljus i närvaro av ett av dessa oxidationsmedel:väteperoxid. Följaktligen, de utvecklade en komplex metod för att mäta variationerna av ljus som absorberas av cytokrom c. Till sist, de testade och verifierade sin metod på små encelliga alger.

Mer eller mindre skadligt beroende på miljön

Till denna dag fanns det inga riktigt tillförlitliga metoder för att mäta oxidativ stress kontinuerligt och utan att skada cellerna. Detta nya test har öppnat intressanta möjligheter för att identifiera inte bara effekten av nanomaterial, men också, i ett vidare perspektiv, hur celler reagerar på en yttre störning. Dessutom, under sina experiment kunde forskare observera att toxiciteten hos vissa produkter kunde betingas och moduleras av dess omgivande miljö. Till exempel; ett nanomaterial kan vara mindre farligt under ett laboratoriemikroskop än i en flods vatten.

"Testet som vi föreslår är mycket känsligt och kan indikera koncentrationen av syrederivat på ett grundligt och detaljerat sätt, sa Olivier Martin, chef för Nanophotonics and Metrology Laboratory (NAM). Eftersom det är baserat på att bedöma ett ämne som frigörs utanför cellerna, den är också icke-invasiv. Därför, det förstör inte den levande organismen och kan appliceras under en period av flera timmar vilket gör det möjligt att observera utvecklingen av situationen över tiden." Tester fortsätter att göras på olika typer av material