Nanoaktiverade konsumentprodukter omger människor varje dag, från personlig vård, kosmetika, kläder och elektronik, till mat och dryck.

Nanotechnology Consumer Products Inventory som underhålls av Woodrow Wilson International Center for Scholars har listat 1, 814 nanoaktiverade konsumentprodukter, många av dem har en potentiell säkerhetsrisk vid inandning. Dock, deras potentiella biologiska risker är fortfarande i stort sett okända.

University of Hawai'i vid Mānoa College of Engineering Professor Yi Zuo har utvecklat en ny metod för att avslöja den molekylära mekanismen för nano-bio-interaktioner i lungorna. Denna forskning publicerades i juli 2017-numret av den vetenskapliga tidskriften ACS Nano , "Avslöja den molekylära strukturen hos pulmonell ytaktiv korona på nanopartiklar."

Zuos studie visade att när de inhalerade nanopartiklarna kommer in i lungorna, de lindas snabbt med en biomolekylär korona gjord av den naturliga lungtensiden. Hela lungans yta är fodrad med en lipid-protein pulmonell ytaktiv film, som fyller en viktig fysiologisk funktion av värdförsvar och ytspänningsminskning. Den pulmonära ytaktiva medlet corona ger de inhalerade nanopartiklarna en ny identitet i deras efterföljande interaktioner med det biologiska systemet, såsom deras clearance och cellulära toxicitet.

"Interaktioner i molekylär skala mellan nanopartiklar och biomolekyler är för små och för snabba för att kunna visualiseras med de flesta konventionella experimentella metoder, " sa Zuo. "Därför, vi studerade nano-bio-interaktionerna med ett virtuellt experiment som kallas molekylära dynamiksimuleringar. Använda superdatorer, vi skapade en virtuell låda där ett visst antal molekyler och partiklar kan röra sig och interagera med varandra under en viss tid genom att följa fysikens och kemins naturlagar. Simuleringens slutliga jämviktstillstånd avslöjar den molekylära mekanismen för nano-bio-interaktioner."

Denna studie kan också främja förståelsen av andra luftföroreningar, som vog, en luftförorening som är unik för Hawai'i på grund av dess vulkanutbrott. Med tanke på miljön, hälso- och säkerhetseffekter av vog, det finns ett akut behov av att förstå dess lungrisk, särskilt till de med befintliga andningssjukdomar och barn, vars andningsorgan är betydligt mer sårbara för partikelinvasion än vuxna.

Zuo fortsätter att studera den molekylära mekanismen för nano-bio-interaktioner med hjälp av molekylära dynamiksimuleringar och nya experimentella tekniker utvecklade i hans Laboratory of Biocolloids and Biointerfaces, hjälpa till att tillhandahålla ett användbart mått för att reglera och övervaka kommersiella tillämpningar av nanoteknik mot en säkrare och mer hållbar utveckling.