احتمال سمیت نانوذرات و اثرات سوء آن‌ها بر انسان و محیط‌زیست، یکی از موانع جدی بر سر راه توسعه نانوفناوری قلمداد می‌شود. این چالش بزرگ، بسیاری از نهادهای دولتی و خصوصی مرتبط با بهداشت و سلامت را بر آن داشته تا به دنبال توسعه راهکارهای کارا و مفید برای تشخیص سریع ایمنی نانوذرات و محیط‌های کاری مرتبط با آن‌ها باشند. در پاسخ به این نیاز، محققین مرکز تحقیقاتی «Helmholtz» در آلمان، آزمایش‌ جدیدی توسعه داده‌اند که بدون نیاز به مطالعات حیوانی، به‌صورت ایمن، سریع و مقرون‌به‌صرفه، قابلیت تشخیص سمیت نانوذرات و اثرات سوء آن‌ها را فراهم می‌سازد.

روزانه ریه‌های ما در معرض انبوهی از ذرات خطرناک موجود در هوا قرار می‌گیرند. نانوذرات، با توجه به ابعاد بسیار کوچک، می‌توانند به نواحی حساس ریه راه یافته و در بلندمدت، بیماری‌های شدید قلبی، آسیب‌های مغزی و حتی سرطان ریه را پدید آورند. در حین فرایندهای صنعتی، از جمله تولید، فرآوری، تجزیه یا احتراق مواد، این احتمال وجود دارد که نانوذرات سمی آزاد شده و مخاطراتی را برای کارکنان و افراد حاضر در آن محیط‌ها به دنبال داشته باشند. با وجود پیشرفت‌های اخیر، در حال حاضر هیچ شرایط آزمایشگاهی و ابزارهای مناسب برای پیش‌بینی نتایج نامطلوب نانوذرات بر بدن انسان وجود ندارد. از همین رو، نیاز به استراتژی‌های جدید آزمایشی به شدت احساس می‌شود. در واکنش به این چالش، دکتر توبیاس استوگر (Tobias Stöger) و همکارانش در مرکز هلمولتز، در یک رویکرد کاملاً نوآورانه، سعی دارند تا فعل‌وانفعالات بین نانوذرات و سلول‌های ریه را بررسی کنند. این پروژه، با همکاری اعضای مختلف حاضر در برنامه «SmartNanoTox» انجام شده که تحت حمایت اتحادیه اروپا قرار دارد.

گروه تحقیق، به این نتیجه دست یافتند که برای برخی از مواد، التهابات طولانی‌مدت در برابر یک نانوذره خاص، می‌تواند ناشی از دو اتفاق کلیدی در سطح سلول‌ها باشد که تا کنون شناخته نشده بودند: 1) فرایند قرنطینه شدن که شامل رسوب کامپوزیت‌هایی متشکل از نانوذرات رها شده و مولکول‌های بیولوژیکی بر روی سلول‌ها است و 2) گردش نانوذرات در بین انواع مختلف سلول‌های ریه که اصطلاحاً «Nanomaterial Cycling» نامیده می‌شود. دکتر استوگر در این خصوص می‌افزاید: «بر اساس این یافته‌های کلیدی، ما رویکردی جامع و عمیق از فعل‌وانفعالات احتمالی نانوذرات و سلول‌ها بدست می‌آوریم. تشخیص دقیق این دو رویداد اصلی، یک موفقیت بزرگ است که به ما کمک می‌کند تا پیش‌بینی‌های دقیق‌تری داشته باشیم».

تیم تحقیق، با استفاده از مجموعه کوچکی از داده‌های آزمایشگاهی و ترکیب آن در مدل ابداعی خود، موفق به پیش‌بینی طیفی از التهابات ریه (از حاد تا مزمن) شده که مرتبط با 15 ماده انتخابی بوده است. توانایی انجام چنین پیش‌بینی دقیقی، به معنای برداشتن یک گام بزرگ برای توسعه مواد ایمن و از پیش طراحی شده است. به عبارت دیگر، فناوری پیش‌بینی سمیت نانوذرات، کمک می‌کند تا ایمنی، سرعت و مقرون‌به‌صرفه بودن مواد تولیدی جدید به شدت افزایش یابد. نکته کلیدی در این فناوری، عدم نیاز به مطالعات حیوانی برای بررسی و تشخیص سمیت نانوذرات است. در حال حاضر، تست‌های ایمنی تا حد زیادی به مطالعات حیوانی متکی بوده و این آزمایشات، برای بررسی سم‌شناسی‌های مزمن ضروری محسوب می‌شوند. با این وجود، تست‌های یاد شده، اغلب برای پیش‌بینی سمیت در فرایندهای تولید مواد جدید با استفاده از نانوذرات، کارساز نیستند.

مرجع: «Nanowerk»