Nanomaterial har invaderat de flesta produkter som används i vårt dagliga liv. De finns överallt:från kosmetika (krämer, tandkrämer, och schampo), livsmedelskomponenter (socker, eller salt), kläder, byggnader cement, målar, bildäck, olja, elektroniska produkter (smarttelefoner, skärm), energi, läkemedel (läkemedel, medicinsk bildbehandling).

OECD rapporterade nyligen att nanopartiklar finns i mer än 1300 kommersiella produkter där vi ignorerar den potentiella toxiciteten för människor, djur och miljö. Frånvaron av tillförlitliga verktyg för att övervaka föremål i nanoskala och ett enormt antal mekanismer för möjlig toxicitet leder till kontroversiella regler för nanotoxicitet:till exempel, nanopartiklar i krämer passerar inte människans hud, men kan komma in genom lungor eller slemskikt. Det är därför det exakta sättet hur vissa nanopartiklar interagerar med mänskliga vävnader och barriärer, inklusive cellmembran är fortfarande inte väl förstått. En av anledningarna är den enorma svårigheten att visualisera enskilda nanopartiklar. Verkligen, nanoobjekt ligger under diffraktionsgränsen och därmed under kapaciteten hos optiska mikroskop. Som ett resultat, speciella och originella tekniker måste utformas för att se händelserna i submikron värld. En annan svårighet relaterad till små partiklar:de rör sig snabbt och de processer som är förknippade med dem sista bråkdelen av sekunder:mätningen bör också vara snabb.

Baserat på dessa farhågor, teamet för teoretisk fysik vid Universitat Rovira i Virgili i Tarragona, ledd av Dr Vladimir Baulin, koordinator för European Network ITN SNAL, designat ett forskningsprojekt för att undersöka interaktionen mellan nanopartiklar och lipidmembran. I datorsimuleringar, forskarna skapade först vad de kallar ett "perfekt dubbelskikt", där alla lipidsvansar stannar på plats i membranet. Baserat på deras beräkningar, teamet av Dr. Baulin observerade att små hydrofoba nanopartiklar kan infogas i lipiddubbelskiktet om deras storlek liknar membranets tjocklek (cirka 5 nanometer).

De observerade att dessa nanopartiklar förblir fångade i cellmembranet, som allmänt accepteras av vetenskapssamfundet. Men en överraskning dyker upp när de studerade fallet med superhydrofoba nanopartiklar, eftersom dessa nanopartiklar inte bara kunde föras in i cellmembranet utan de kunde också fly spontant från detta membran.

"Det är allmänt accepterat att mindre storleken på föremålet, lättare att ta sig över bommarna. Här ser vi motsatt scenario:NP med storlek> 5nm kan passera dubbelskiktet spontant." säger Dr Baulin.

Det var här Dr Baulin kontaktade Dr Jean-Baptiste Fleury vid Saarlands universitet (Tyskland) för att bekräfta denna mekanism och experimentellt studera detta unika translokationsfenomen. Dr Fleury och hans team, designade ett mikrofluidiskt experiment för att bilda fosfolipiddubbelskiktssystem, som kan betraktas som konstgjorda cellmembran. Med denna experimentella uppställning, de utforskade interaktionen mellan enskilda nanopartiklar och ett sådant konstgjort membran. De använda guldnanopartiklarna hade ett adsorberat lipidmonoskikt som garanterar deras stabila spridning och förhindrar deras kluster. Med hjälp av en kombination av optisk fluorescerande mikroskopi och elektrofysiologiska mätningar, teamet av Dr. Fleury kunde följa individuella partiklar som korsar ett dubbelskikt och reda ut deras väg på molekylär nivå. Och som förutspått av simuleringarna, de observerade att nanopartiklar sätts in i dubbelskiktet genom att lösa upp deras lipidbeläggning i det konstgjorda membranet. Nanopartiklar med en diameter som är lika med eller större än 6 nm, d.v.s. den typiska förlängningen av ett dubbelskikt, kan fly dubbelskiktet igen med mycket få millisekunder, medan mindre nanopartiklar förblir fångade i kärnan av dubbelskiktet.

Denna upptäckt av snabb translokation av små guldnanopartiklar genom barriärer som skyddar celler, dvs lipiddubbelskikt, kan ge upphov till farhågor om säkerheten hos nanomaterial för folkhälsan och kan föreslå att säkerhetsnormerna revideras på nanoskala för att uppmärksamma säkerheten för nanomaterial i allmänhet.