Les produits de consommation nanométriques entourent les gens chaque jour, des soins personnels, produits de beauté, vêtements et appareils électroniques, à la nourriture et aux boissons.

L'inventaire des produits de consommation en nanotechnologie tenu par le Woodrow Wilson International Center for Scholars a répertorié 1, 814 produits de consommation nano-activés, dont beaucoup présentent un danger potentiel pour la sécurité en cas d'inhalation. Cependant, leurs risques biologiques potentiels sont encore largement méconnus.

Le professeur Yi Zuo de l'Université d'Hawai'i au Collège d'ingénierie de Mānoa a développé une nouvelle méthode pour révéler le mécanisme moléculaire des interactions nano-bio dans les poumons. Cette recherche a été publiée dans le numéro de juillet 2017 de la revue scientifique ACS Nano , "Dévoilement de la structure moléculaire de la couronne pulmonaire de surfactant sur les nanoparticules."

L'étude de Zuo a montré qu'une fois que les nanoparticules inhalées pénètrent dans les poumons, ils sont rapidement enveloppés d'une couronne biomoléculaire constituée de surfactant pulmonaire naturel. Toute la surface des poumons est tapissée d'un film de surfactant pulmonaire lipide-protéine, qui remplit une fonction physiologique importante de défense de l'hôte et de réduction de la tension superficielle. La couronne de surfactant pulmonaire confère aux nanoparticules inhalées une nouvelle identité dans leurs interactions ultérieures avec le système biologique, tels que leur clairance et leur toxicité cellulaire.

"Les interactions à l'échelle moléculaire entre les nanoparticules et les biomolécules sont trop petites et trop rapides pour être visualisées par la plupart des méthodes expérimentales conventionnelles, " dit Zuo. " Par conséquent, nous avons étudié les interactions nano-bio avec une expérience virtuelle appelée simulations de dynamique moléculaire. À l'aide de supercalculateurs, nous avons créé une boîte virtuelle dans laquelle un certain nombre de molécules et de particules peuvent se déplacer et interagir les unes avec les autres pendant un certain temps en suivant les lois naturelles de la physique et de la chimie. L'état d'équilibre final de la simulation révèle le mécanisme moléculaire des interactions nano-bio."

Cette étude peut également faire progresser la compréhension d'autres polluants atmosphériques, comme vog, un polluant atmosphérique unique à Hawai'i en raison de ses éruptions volcaniques. Compte tenu de l'environnement, impact de vog sur la santé et la sécurité, il est urgent de comprendre son risque pulmonaire, en particulier à ceux qui ont des problèmes respiratoires existants et aux enfants, dont le système respiratoire est significativement plus vulnérable à l'invasion de particules que les adultes.

Zuo continue d'étudier le mécanisme moléculaire des interactions nano-bio en utilisant des simulations de dynamique moléculaire et de nouvelles techniques expérimentales développées dans son laboratoire de biocolloïdes et de biointerfaces, aider à fournir une mesure utile pour réglementer et superviser les applications commerciales de la nanotechnologie vers un développement plus sûr et plus durable.