Ученые разработали метод измерения дозы и рисков наноматериалов, доставляемых к клеткам

Ежегодно на рынок поступают тысячи потребительских продуктов, содержащих инженерные наночастицы. Опасения по поводу возможных проблем для окружающей среды и здоровья, связанных с этими нанопродуктами, растут. Однако для оценки рисков необходимо точное знание дозы наноматериалов, взаимодействующей с клетками и тканями.

Сложность заключается в том, что в биологических средах наночастицы взаимодействуют с сывороточными белками и образуют более крупные агломераты. Это изменяет их эффективную плотность и активную площадь поверхности, что в итоге определяет дозу, доставляемую к клеткам, и био-взаимодействия. В результате тысячи опубликованных клеточных анализов трудно интерпретировать для целей оценки риска.

Ученые из Центра нанотехнологий и нанотоксикологии Гарвардской школы общественного здравоохранения (HSPH) разработали быстрый, простой и недорогой метод измерения эффективной плотности инженерных наночастиц в физиологических жидкостях. Это позволяет точно определить количество наноматериалов, контактирующих с клетками и тканями в культуре.

Метод, названный Методом объемного центрифугирования (Volumetric Centrifugation Method, VCM), опубликован в Nature Communications.

Это открытие окажет большое влияние на оценку опасности инженерных наночастиц, позволяя точно ранжировать риски с помощью клеточных систем. Кроме того, измеряя состав наноматериальных агломератов в физиологических жидкостях, метод позволит ученым разрабатывать более эффективные системы доставки нанопрепаратов для применения в наномедицине.

«Самый большой вызов в оценке возможных последствий для здоровья, связанных с воздействием наночастиц, — это определить, когда что-то опасно, а когда нет, на основе уровня дозы», — сказал старший автор Филип Демокритоу.

Федеральные регулирующие органы не требуют от производителей тестировать инженерные наночастицы, если исходная форма объемного материала уже признана безопасной. Однако есть свидетельства, что некоторые материалы могут быть более вредными в наномасштабе.

«Метод VCM поможет нанобиологам и регуляторам разрешить противоречивые данные о клеточной токсичности in vitro, о которых сообщалось в литературе для различных наноматериалов. Эти расхождения, вероятно, являются результатом отсутствия или неточного дозиметрического учета в нано-био взаимодействиях в клеточных скрининговых системах», — сказал Джоэл Коэн, один из ведущих авторов исследования.

Исследование поддержано грантами Национального института охраны труда (NIOSH) и Национального научного фонда (NSF).