Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Jak sprawdzić czy nanocząstki mogą być niebezpieczne?
25.10.2012
Jak sprawdzić czy nanocząstki mogą być niebezpieczne?
Nanocząstki, czy nam się to podoba czy nie, stały się już elementem naszego życia. Są dodawane do kosmetyków, poprawiają właściwości tkanin, pojawiają się także w środkach czyszczących. Wiele z ich właściwości działa na korzyść człowieka, ale nanotechnologia jest relatywnie nową dziedziną nauki i dużo jest jeszcze niewiadomych. Nie wszystkie nanocząstki zostały zbadane pod kątem toksyczności, a jest ich na tyle dużo, że praktycznie nie da się nadążyć z ich badaniem w laboratorium. Co zatem możemy zrobić by ocenić ryzyko wprowadzanych na rynek substancji? Przeczytaj również: O dendrymerach i ich medycznym potencjale rozmawiamy z prof. Barbarą Klajnert Prof. Witold Łojkowski o szansach oraz problemach polskiej i europejskiej nanotechnologii

O tym jak przewidywać zagrożenia związane z nanomateriałami opowiada Piotr Urbaszek, doktorant w Pracowni Chemometrii Środowiska Instytutu Ochrony Środowiska i Zdrowia Człowieka Uniwersytetu Gdańskiego.

Rozmawiamy o potencjalnej toksyczności nanocząstek, czy może Pan podać jakiś  konkretny przykład?

Toksyczne są tlenki niektórych metali, które są używane przykładowo w kosmetykach przeciwsłonecznych. Oczywiście nie wszystkie, ale niektóre mogą mieć takie właściwości. Zostały one wprowadzone na rynek poniekąd przez luki prawne, ponieważ definicja np. tlenku krzemu do tej pory,  dopóki nie zaczęto interesować się nanotechnologią, była jedna: tlenek krzemu to jest związek tlenu i krzemu i wzorze sumarycznym SiO2. Okazuje się jednak, że ten tlenek w formie nano- ma inne właściwości i tak na prawdę pod względem tych właśnie właściwości jest to praktycznie inny związek chemiczny. Istnieją zatem związki, które są wykorzystywane w branży kosmetycznej, ale tak na prawdę do końca nie wiemy czy one mogą być toksyczne, czy nie. Dobrze byłoby to zweryfikować.

Jaka jest propozycja Pana zespołu jeśli chodzi o ocenę ryzyka nanocząstek?

Dzięki współpracy z ośrodkami eksperymentalnymi zbieramy istniejące dane i wykorzystując metody chemometryczne i statystyczne oraz równania matematyczne tworzymy modele, dzięki którym możemy przewidzieć właściwości nowych, niezbadanych jeszcze eksperymentalnie związków. Nasza metoda bardzo przyspiesza pracę, ponieważ daje pewne sygnały odnośnie toksyczności danej substancji.

Czyli problem polega na znalezieniu dobrej metody, która pozwoli na trafne przewidywanie?

Tak na prawdę problemy są dwa. Pierwszy problem jest taki, że nanomateriałów jest dużo, ale badań eksperymentalnych, które możemy wykorzystać do tworzenia modeli QSAR/QSPR czyli takich, które ilościowo opisują zależność między strukturą chemiczną a jej właściwościami jest niewiele, bo jakość danych nie pozwala na ich wykorzystanie. Nie dlatego, że same badania są źle zrobione, ale dlatego, że warunki i dane nie są spójne – różne nanocząstki są badane na różnych liniach komórkowych przy użyciu innych metod, itd. Mimo że takich danych publikuje się sporo dla nas te wyniki są bezużyteczne, ponieważ nie można porównywać wyników otrzymanych w innych warunkach. Drugi problem jest taki, że nanomateriały mają specyficzne właściwości. Metody modelowania QSAR dla związków, które nie są nanomateriałami spisują się świetnie, ale przy nanomateriałach trzeba być bardzo ostrożnym. Ze względu na swoje unikalne właściwości nie wpisują się po prostu w ten schemat. Dlatego trzeba szukać nowych dróg, nowych parametrów, które można potraktować jako wyjściowe do zbudowania modelu.

Parametry o których Pan wspomniał to tak zwane „deskryptory”?

Tak. Deskryptory to takie parametry, które opisują dany nanomateriał. To może być na przykład rozmiar albo masa, ale są też inne, które muszą opisywać właśnie te unikalne właściwości skali nano. To z nimi jest problem. Deskryptory stosowane dla wielu związków w skali makro nie zawsze oddają specyfikę skali nano. My ciągle poszukujemy takich które powiedzą nam więcej o tych niezwykłych związkach chemicznych. Weźmy ditlenek krzemu, czyli zwykły piasek. Nie wystarczy go zważyć i zmierzyć, bo dla jego formy nanometrycznej po prostu wyjdą mniejsze wartości, które jednak nie będą odzwierciedlały tego, że ten związek w formie nano- ma zupełnie inne właściwości.

Czy jest jakaś recepta na rozwiązanie problemu z pozyskiwaniem dobrych danych do tworzenia modeli?

Najprostszym rozwiązaniem jest nawiązywanie współpracy z ośrodkami, które mogą zrobić potrzebne badania eksperymentalne. Wejście w  taką współpracę z konkretnym planem. Wtedy eksperymentaliści robią badania przy założonych warunkach i wiemy, że możemy te dane wykorzystać i przewidzieć na ich podstawie np. toksyczność dla nowych związków, które jeszcze nie zostały scharakteryzowane eksperymentalnie. Najprościej jest od razu pracować razem, ponieważ jeśli teoretycy i praktycy pracują osobno później ciężko jest to połączyć.

Podsumujmy. Model buduje się na podstawie danych eksperymentalnych, a następnie potwierdza się go kolejnymi badaniami biologicznymi. Wtedy wiadomo, że można go stosować do przewidywania właściwości podobnej grupy związków?

Tak, każdy model ma pewien obszar, w którym działa nazywany dziedziną modelu. Jeżeli tworzymy go dla nanotlenków metali to nie będzie działał dla nanorurek, ale będzie działał dla różnych nanotlenków metali. Model budujemy przykładowo na podstawie danych dotyczących 17 tlenków, a potem na jego podstawie jesteśmy w stanie przewidzieć parametry toksykologiczne (lub inne) dla innych tlenków metali, których jest oczywiście dużo więcej.

Wspomniał pan o obszernej publikacji w czasopiśmie medycznym…

Faktycznie w czasopiśmie ADDR (Advanced Drug Delivery Reviews) opublikowaliśmy niedawno pracę przeglądową, we współpracy z naukowcami z Jackson State University (USA), w której dość szeroko opisane zostało wykorzystanie metod komputerowych w ocenie ryzyka dla nanomateriałów Ta publikacja to kompendium, które ma ponad 30 stron i niemal 300 odnośników literaturowych, więc jest naprawdę dobrą bazą, żeby zdobyć potrzebne informacje.

Jesteście jedynym zespołem, który zajmuje się takimi metodami oceny ryzyka dla tej grupy związków?

Jest takich grup sporo, ale w Polsce chyba nie ma innej na takim stopniu zaawansowania w temacie modelowania QSAR/QSPR dla nanomateriałów więc nasze działania są zauważalne w kraju. Na świecie oczywiście są ośrodki badające podobne aspekty i budujące modele, będziemy z nimi niedługo współpracować, a z niektórymi współpracujemy już teraz. Myślę że cenne jest też to że jesteśmy młodym zespołem i mamy ciągle bardzo dużo energii i pomysłów. Myślę że spora w tym zasługa naszego szefa, Profesora Tomasza Puzyna.

Czyli jesteście w czołówce?

Staramy się. Myślę, że w Europie już o nas słychać, a na świecie - to zależy gdzie, ale  staramy się nie być anonimowi.

Dziękuję za rozmowę i życzę powodzenia w dalszych pracach.

 

 

Rozmawiała Anna Jeszka

KOMENTARZE
news

<Wrzesień 2017>

pnwtśrczptsbnd
28
Real Time PCR
2017-08-28 do 2017-08-29
29
30
2
3
8
9
10
15
17
18
19
MIKROBIOT 2017
2017-09-19 do 2017-09-21
20
23
24
25
26
28
Forum Druku Cyfrowego
2017-09-28 do 2017-09-28
30
1
Newsletter