Strumenti per la valutazione delle nano particelle

Un consorzio finanziato dall’UE sta sviluppando modelli computazionali e strumenti per affrontare questa sfida nell’ambito del progetto NANOPUZZLES (“Modelling properties, interactions, toxicity and environmental behaviour of engineered nanoparticles”). La potenza computazionale può essere superiore ai test sperimentali in termini di velocità di elaborazione e precisione. Inoltre elimina o quanto meno riduce significativamente il bisogno di test sugli animali.

NANOPUZZLES sta creando un modello del rapporto tra la struttura, le proprietà, le interazioni molecolari e la tossicità di classi selezionate di NP artificiali. Gli scienziati hanno scelto NP di ossido di metallo e NP a base di carbonio in ragione della loro diffusa applicazione e disponibilità in commercio.

NanoDATA sta classificando NP artificiali sulla base dei dati fisicochimici e tossici disponibili. Il metodo di NANOPUZZLES si basa sulla specifica ISA-TAB-Nano per condividere dati di ricerca sui nano materiali in un formato a base di fogli di calcolo. Dati di 200 articoli sono stati trasferiti in file di ISA-TAB-Nano. Sono stati sviluppati anche nuovi approcci per dare un punteggio alla qualità dei dati.

NanoDESC sta sviluppando un quadro per la caratterizzazione ottimale della struttura di nano particelle artificiali usando i descrittori appropriati e classificandoli a seconda delle somiglianze strutturali. Sono stati definiti molti nuovi gruppi di descrittori che sono stati identificati come gli elementi costitutivi dei modelli di previsione.

NanoINTER sta sviluppando modelli per prevedere e spiegare le interazioni delle NP artificiali con i sistemi biologici e le piccole molecole. Il lavoro comprende anche lo studio delle interazioni con solventi e con l’ambiente e l’effetto della misurazione o della modellazione sui risultati (effetti meccanici quantici). L’equipe ha un protocollo computazionale che contiene le regole per il calcolo delle interazioni (energie di interazione).

Infine, NanoQSAR sta sviluppando relazioni quantitative tra la struttura chimica e gli obiettivi tossicologici, il che amplierà la conoscenza della tossicità e del comportamento di nano particelle emergenti stabilendo le relazioni tra le proprietà sperimentali (basate su dati disponibili e convalidati) e computazionali. Questa parte del puzzle riunisce tutti gli altri risultati del progetto. L’equipe ha sviluppato modelli preliminari di nano-QSAR per le condizioni selezionate.

I risultati di NANOPUZZLES permetteranno una caratterizzazione completa di una NP e della sua attività in un ambiente senza il bisogno di lunghi test sugli animali. Gli strumenti saranno così utili a chi progetta materiali, alle agenzie di regolazione e ai consumatori.