(Phys.org) —Nanopartiklar används i alla typer av tillämpningar—elektronik, medicin, kosmetika, även miljösanering. Fler än 2, 800 kommersiellt tillgängliga applikationer är nu baserade på nanopartiklar, och senast 2017, fältet förväntas inbringa nästan 50 miljarder dollar över hela världen.

Men detta inflöde av nanoteknik är inte utan risker, säger forskare vid Missouri University of Science and Technology.

"Det finns ett akut behov av att undersöka den potentiella påverkan av nanopartiklar på hälsa och miljö, säger Yue-Wern Huang, professor i biologiska vetenskaper vid Missouri S&T.

Huang och hans kollegor har systematiskt studerat effekterna av nanopartiklar av övergångsmetalloxid på mänskliga lungceller. Dessa nanopartiklar används flitigt i optiska enheter och inspelningsenheter, vattenreningssystem, kosmetika och hudvårdsprodukter, och riktad läkemedelstillförsel, bland andra applikationer.

"I sin typiska grova pulverform, toxiciteten hos dessa ämnen är inte dramatisk, " säger Huang. "Men som nanopartiklar med diametrar på bara 16-80 nanometer, situationen förändras avsevärt."

Forskarna exponerade både friska och cancerösa mänskliga lungceller för nanopartiklar som består av titan, krom, mangan, järn, nickel, koppar- och zinkföreningar - övergångsmetalloxider som finns på fjärde raden i det periodiska systemet. Forskarna upptäckte att nanopartiklarnas toxicitet för cellerna, eller cytotoxicitet, ökade när de rörde sig rätt på det periodiska systemet.

"Omkring 80 procent av cellerna dog i närvaro av nanopartiklar av kopparoxid och zinkoxid, " säger Huang. "Dessa nanopartiklar penetrerade cellerna och förstörde deras membran. De toxiska effekterna är relaterade till nanopartiklarnas elektriska laddning på ytan och tillgängliga dockningsplatser."

Huang säger att vissa nanopartiklar släppte metalljoner - kallade jonupplösning - som också spelade en betydande roll i celldöd.

Huang arbetar nu med ny forskning som kan bidra till att minska nanopartiklars toxicitet och belysa hur nanopartiklar interagerar med celler.

"Vi belägger giftiga nanopartiklar av zinkoxid med giftfria nanopartiklar för att se om zinkoxidens toxicitet kan minskas, " säger Huang. "Vi hoppas att detta kan mildra toxiciteten utan att kompromissa med zinkoxidens avsedda tillämpningar. Vi undersöker också om nanopartiklar hämmar celldelning och påverkar cellcykeln."