p A nanotecnologia está crescendo, mas a avaliação de risco para essas partículas minúsculas é um processo trabalhoso que apresenta desafios significativos para o Instituto Federal Alemão de Avaliação de Risco (BfR). Para encontrar métodos de teste mais eficientes, pesquisadores do Centro Helmholtz de Pesquisa Ambiental (UFZ) em cooperação com cientistas do BfR examinaram mais de perto os efeitos biológicos. Seus resultados foram publicados na revista Particle and Fiber Toxicology. p De tintas a materiais de construção, e de produtos cosméticos a eletrônicos e medicamentos, os nanomateriais são encontrados em muitas aplicações diferentes. Mas quais são esses materiais?

p "Os nanomateriais são definidos puramente por seu tamanho, "explica a Dra. Kristin Schubert do Departamento de Biologia de Sistemas Moleculares da UFZ." Materiais entre um e 100 nanômetros de tamanho são chamados de nanomateriais. "Para ajudar a imaginar seu tamanho diminuto:Um nanômetro é apenas um milionésimo de milímetro. Uma vez que os nanomateriais são tão pequenos, eles podem entrar facilmente no corpo, por exemplo, através dos pulmões, pele ou trato gastrointestinal, onde podem causar efeitos adversos. Assim como os produtos químicos convencionais, os nanomateriais devem, portanto, ser testados para riscos potenciais à saúde antes que possam ser fabricados industrialmente, usados ​​e comercializados.

p Atualmente, o teste é realizado para cada nanomaterial individualmente. E uma vez que mesmo as menores mudanças - por exemplo, no tamanho ou nas características da superfície - pode afetar a toxicidade, testes separados também são necessários para cada variante de um nanomaterial. "A avaliação de risco para nanomateriais às vezes é difícil e demorada, "diz a Dra. Andrea Haase do BfR." E a lista de substâncias a serem testadas está ficando mais longa a cada dia, porque a nanotecnologia está crescendo para se tornar uma tecnologia-chave com uma ampla gama de aplicações. Portanto, precisamos urgentemente encontrar soluções para uma avaliação de risco mais eficiente. "

p Como os nanomateriais podem ser classificados adequadamente em grupos? Existem semelhanças em seus efeitos? E quais propriedades materiais estão associadas a esses efeitos? Em seu estudo recente, pesquisadores da UFZ e BfR e representantes da indústria decidiram responder a essas perguntas. "Nós nos concentramos nos efeitos biológicos e examinamos quais moléculas e vias de sinalização na célula são influenciadas por quais tipos de nanomateriais, "diz Schubert.

p Por meio de experimentos in vitro, os pesquisadores expuseram as células epiteliais dos pulmões dos ratos a diferentes nanomateriais e procuraram por mudanças dentro das células. Para fazer isso, eles usaram o que são conhecidos como métodos multi-omics:eles identificaram vários milhares de proteínas celulares, vários lipídios e aminoácidos, e estudou importantes vias de sinalização dentro da célula. Usando uma nova técnica de análise bioinformática, eles avaliaram grandes volumes de dados e chegaram a alguns resultados interessantes.

p "Fomos capazes de mostrar que os nanomateriais com efeitos tóxicos inicialmente desencadeiam o estresse oxidativo e que, no processo, certas proteínas são reguladas para cima ou para baixo na célula, "explica Schubert." No futuro, essas moléculas-chave podem servir como biomarcadores para detectar e fornecer evidências de potenciais efeitos tóxicos dos nanomateriais de forma rápida e eficaz. "Se a toxicidade do nanomaterial for alta, o estresse oxidativo aumenta, processos inflamatórios se desenvolvem e a partir de um certo ponto, a célula morre.

p "Agora temos um melhor entendimento de como os nanomateriais afetam a célula, "diz Haase." E com a ajuda de biomarcadores, podemos agora detectar efeitos tóxicos muito mais baixos do que anteriormente possível. "Os pesquisadores também identificaram ligações claras entre certas propriedades dos nanomateriais e mudanças no metabolismo celular." fomos capazes de mostrar que os nanomateriais com uma grande área de superfície afetam a célula de forma bem diferente daqueles com uma pequena área de superfície, "diz Schubert. Saber quais parâmetros desempenham um papel fundamental nos efeitos tóxicos é muito útil. Isso significa que os nanomateriais podem ser otimizados durante o processo de fabricação, por exemplo, por meio de pequenas modificações, e, portanto, efeitos tóxicos reduzidos.

p "Nosso estudo nos deu vários grandes passos à frente, "diz Schubert." Pela primeira vez, analisamos extensivamente os mecanismos biológicos subjacentes aos efeitos tóxicos, classificou os nanomateriais em grupos com base em seus efeitos biológicos e identificou biomarcadores-chave para novos métodos de teste. "Andrea Haase da BfR está mais do que satisfeita:" Os resultados são importantes para trabalhos futuros. Eles contribuirão para novos conceitos para o eficiente, avaliação confiável de risco de nanomateriais e definir a direção que precisamos seguir. "