p Nanomateriais projetados, valorizado por suas propriedades semicondutoras exclusivas, já são predominantes em produtos de consumo diário - de protetores solares, cosméticos e tintas para têxteis e baterias solares - e os analistas econômicos estão prevendo que a indústria crescerá em negócios de US $ 1 trilhão nos próximos anos. Mas quão seguros são esses materiais? p Como as propriedades semicondutoras dos nanomateriais de óxido metálico podem potencialmente se traduzir em riscos à saúde para os humanos, animais e meio ambiente, é imperativo, pesquisadores dizem, desenvolver um método para testar rapidamente esses materiais para determinar os perigos potenciais e tomar as medidas preventivas adequadas.

p Para esse fim, Os pesquisadores da UCLA e seus colegas desenvolveram uma nova tecnologia de triagem que permite que grandes lotes desses nanomateriais de óxido metálico sejam avaliados rapidamente, com base em sua capacidade de desencadear certas respostas biológicas em células como resultado de suas propriedades semicondutoras. A pesquisa está publicada na revista ACS Nano.

p Assim como os semicondutores podem injetar ou extrair elétrons de materiais industriais, nanomateriais de óxido metálico semicondutor podem ter um efeito de transferência de elétrons quando entram em contato com células humanas que contêm moléculas eletronicamente ativas, os pesquisadores descobriram. E embora essas reações de oxidação-redução sejam úteis na indústria, quando ocorrem no corpo, têm o potencial de gerar radicais de oxigênio, que são moléculas de oxigênio altamente reativas que danificam as células, desencadeando inflamação aguda nos pulmões de humanos e animais expostos.

p Em uma descoberta importante, a equipe de pesquisa previu que nanomateriais de óxido de metal e moléculas eletronicamente ativas no corpo devem ter níveis de energia de elétrons semelhantes - chamados de energia de banda-gap no caso do nanomaterial - para que essa transferência de elétrons perigosa ocorra e o dano oxidativo resulte.

p Com base nesta previsão, os pesquisadores examinaram 24 nanopartículas de óxido metálico para determinar quais tinham maior probabilidade de causar toxicidade sob exposição na vida real. Usando um ensaio de triagem de alto rendimento (realizado por equipamento robótico e um microscópio de captura de imagem automatizado), eles testaram as duas dúzias de materiais em uma variedade de tipos de células em questão de poucas horas e descobriram que seis deles - aqueles que já haviam atendido aos critérios de previsão dos pesquisadores para serem tóxicos com base em sua energia de band-gap - levaram à oxidação danos nas células.

p A equipe então testou os nanomateriais em estudos bem orquestrados com animais e descobriu que apenas os materiais que levaram ao dano oxidativo nas células eram capazes de gerar inflamação nos pulmões de camundongos, confirmando a hipótese de band-gap dos pesquisadores.

p "A capacidade de fazer tais previsões, começando com células em um tubo de ensaio, e extrapolar os resultados para animais intactos e humanos expostos a óxidos de metal potencialmente perigosos, é um grande passo em frente na triagem de segurança de nanomateriais, "disse o autor sênior Dr. Andre Nel, chefe da divisão de nanomedicina na David Geffen School of Medicine na UCLA e no California NanoSystems Institute na UCLA e diretor do Centro para Implicações Ambientais de Nanotecnologia da Universidade da Califórnia.

p De acordo com os pesquisadores, esta nova tecnologia de avaliação de segurança tem o potencial de substituir os testes tradicionais, que atualmente é realizado um material por vez em estudos animais de trabalho intensivo usando uma abordagem de "esperar para ver" que não revela por que os nanomateriais envolvidos podem ser perigosos. A abordagem preditiva e a técnica de triagem da equipe da UCLA podem acelerar a capacidade de avaliar um grande número de novos nanomateriais emergentes, em vez de esperar que seu potencial toxicológico se manifeste antes que uma ação seja tomada.

p "Ser capaz de integrar propriedades eletrônicas de óxido de metal em uma plataforma científica preditiva e de alto rendimento neste trabalho pode desempenhar um papel importante no avanço dos testes de segurança de nanomateriais no século 21 para uma estratégia preventiva, em vez de esperar que surjam problemas, "Nel disse.

p Outra grande vantagem de uma abordagem baseada na avaliação das propriedades dos nanomateriais é que se pode identificar as propriedades que poderiam ser redesenhadas para tornar os materiais menos perigosos, disseram os pesquisadores.

p A implementação da triagem de alto rendimento também está levando ao desenvolvimento de ferramentas de computador que auxiliam na criação de previsões; no futuro, grande parte da avaliação de segurança de nanomateriais poderia ser realizada usando programas de computador que executam modelagem inteligente e procedimentos de simulação com base em propriedades eletrônicas.

p "Agora podemos refinar ainda mais os testes de uma classe importante de nanomateriais projetados para o nível em que as agências reguladoras podem fazer uso de nossas previsões e métodos de teste, "disse Haiyuan Zhang, um pesquisador de pós-doutorado no Center for Environmental Implicatioons of Nanotechnology no CNSI da UCLA e o principal autor do estudo.