ریه‌های ما، روزانه،در معرض انبوهی از ذرات خطرناک هوا قرار می‌گیرند. نانوذرات ، به دلیل کوچک بودن، ممکن است به ناحیه حساس حفره‌ای ریه انسان برسند و حتی پس از یک استنشاق باعث التهاب شوند و بیماری‌های شدید مانند بیماری‌های قلبی، آسیب مغزی و سرطان ریه را به‌وجود آورند.
ممکن است نانوذرات سمی در هنگام تولید، پردازش، تخریب یا احتراق مواد در محیط آزاد شوند. اگرچه  در مدل‌های مربوط به سم‌شناسی نانو پیشرفت‌های چشمگیری حاصل شده است، اما در حال حاضر نه ابزار این‌ویترو (درون‌کشتگاهی) و نه ابزار این‌سیلیکو (شبیه‌سازی‌کامپیوتری) نتوانسته‌اند با اطمینان پیامدهای منفی را پیش‌بینی کنند و جایگزین آزمایش‌های این‌ویو (درون‌بدن) شوند.
برای تسهیل ورود مواد ایمن‌تر به زندگی‌مان به شیوه‌های جدید آزمایشی نیاز داریم تا از طریق آن میزان سمی‌بودن نانوذرات صنعتی را قبل و حین فرایند تولید، پیش‌بینی کنیم.

تشریح مکانیزم سلولی

در مرکز تحقیقاتی مونچن، گروه تحقیقاتی دکتر توبیاس اشتوگر، کار خود را به شیوه جدیدی از فهم تعامل نانوذرات و سلول‌های ریه معطوف کردند، به‌ویژه در شرایطی که این تعامل به التهاب منجر می‌شود.
این تیم پژوهشی طی همکاری با پروژه اسمارت‌نانوتوکس اتحادیه اروپا دریافتند ریشه و منشأ برخی موارد که فقط با یک‌بار تماس با نانوذره، التهاب طولانی‌مدت ایجاد می‌شود، دو رویداد اصلیِ سلولی است که تاکنون ناشناخته مانده‌اند: یک. فرایند قرنطینه؛ طی این فرایند رسوب کامپوزیت‎های دفع‌شده و ساکنِ نانوذرات، همراه با مولکول‌های بیولوژیک سطح سلول درهم‌تنیده می‌شوند. دو. حرکتی که به اصطلاح «گردش نانومواد» نامیده می‌شود، طی این حرکت نانوذرات میان انواع گوناگون سلول‌های حفره‌ای ریه حرکت می‌کند.

گامی نزدیک‌تر به سوی تولید مواد ایمن

با به‌کارگیری مجموعه کوچکی از داده‌ها که توسط اندازه‌گیری‌های این‌ویترو انجام شده است و همچنین از طریق ترکیب آن با مدل‌سازی‌های این‌سیلیکو، پژوهشگران دیدگاه روشنی در خصوص سمیت نانوذرات به‌دست آوردند و موفق شدند در خصوص ۱۵ ماده مورد آزمایش، طیف التهاب ریه را (از نوع حادّ تا مزمن) پیش‌بینی کنند.
دکتر اشتوگر در این باره می‌گوید: «توفیق در ارائه پیش‌بینی مذکور به این معناست که ما توانسته‌ایم به طراحی و تولید مواد ایمن یک‌قدم نزدیک‌تر شویم. این قضیه کاربرد زیادی در ایمنی، سرعت و مقرون‌به‌صرفگی مواد جدید خواهد داشت».

مزیت‌های دیگر: آزمایش بدون حیوانات

در حال حاضر، آزمایش‌های ایمنی عمدتاً روی حیوانات انجام می‌شوند. با اینکه آزمایش روی حیوانات همچنان برای مطالعات مکانیکی و سم‌شناسی مزمن ضروری است ، اما آنها برای آزمایش‌های پیش‌بینی‌کننده و برای تولید و طراحی مواد ایمن جدید مناسب نیستند.
این پژوهش شیوه آزمایشی جایگزین و بدون نیاز به حیوانات را ارائه می‌دهد که توان عملیاتی‌شدن بالایی دارد و با مدلسازی‌های این‌سیلیکو نیز قابل اجراست.