محققان ابزاری ارائه کردند که می‌توان با استفاده از آن اثر نانوذرات روی ریه را پیش‌بینی کرد. نتایج این پروژه موجب ارتقاء ایمنی تولید نانومواد می‌شود.

ریه‌های ما روزانه در معرض انبوهی از ذرات خطرناک هوا قرار می‌گیرند. در این میان نانوذرات‌، به‌دلیل ابعاد بسیار کوچک، حتی پس از یک استنشاق ممکن است به ناحیه حساس آلوئولی ریه انسان برسند و باعث التهاب شده و در صورتی که تماس طولانی مدت باشد منجر به بیماری‌های جدی نظیر بیماری‌های قلبی‌، آسیب‌های مغزی و سرطان ریه می‌شود.

در بخش تولید، نانوذرات سمی ممکن است در هنگام تولید، پردازش، تخریب یا احتراق مواد در محیط آزاد شوند. با وجود پیشرفت‌هایی که در مدل‌های مربوط به سمیت نانو انجام شده ‌است، در حال حاضر نه در شرایط آزمایشگاهی و نه در ابزار تست نمی‌توان با اطمینان نتایج منفی را پیش‌بینی کرد یا حتی جایگزینی برای آزمایش روی انسان پیدا کرد.

به‌منظور تسهیل ورود مواد ایمن به زندگی ما، برای پیش‌بینی سمیت احتمالی نانوذرات صنعتی قبل و در حین فرآیند تولید، به راهبردهای جدید آزمایشی نیاز است.

گروه تحقیقاتی دکتر توبیاس استوگر در مرکز هلمولتز مونیخ، روی درک بهتر برهم‌کنش میان نانوذرات و سلول‌های ریه کار می‌کنند، این گروه تحقیقاتی با همکاری شرکای پروژه SmartNanoTox EU، دریافتند که برای برخی از مواد، پاسخ التهابی طولانی مدت در اثر تنها یک بار قرار گرفتن در معرض یک نوع نانوذره می‌تواند از دو رویداد کلیدی سلولی ناشی شود که تاکنون ناشناخته بوده است. اولین رویداد، فرآیند قرنطینه‌سازی نانوذرات است که توسط مولکول‌های زیستی روی سطح سلول انجام می‌شود. دومین رویداد، چرخه نانومواد نام دارد که منجر به حرکت نانوذرات بین انواع سلول‌های آلوئولار ریه می‌شود.

استوگر می‌گوید: «با این بینش جدید، ما راهبردی جامع و عمیق‌ در مورد چگونگی واکنش التهابی ریه در اثر برهم‌کنش ذرات و سلول ارائه کردیم. توانایی تشخیص دقیق منشاء این دو رویداد اصلی و توصیف کمی آن‌ها، دستاورد اصلی ما بود چرا که به ما کمک کرد تا بتوانیم پیش‌بینی‌ کنیم.»

محققان در این پروژه تنها با استفاده از مجموعه کوچکی از داده‌های به‌دست آمده از اندازه‌گیری آزمایشگاهی و با ترکیب آن با مدل‌سازی، درک بهتری در مورد سمیت نانوذرات به‌دست آوردند و موفق به پیش‌بینی طیف التهاب ریه (از حاد تا مزمن) مرتبط با ۱۵ مواد مختلف شدند.

استوگر می‌افزاید: «توانایی انجام چنین پیش‌بینی به این معنی است که می‌توانیم یک گام به توسعه مواد ایمن نزدیک شویم. این دستاورد تأثیرات عمیقی بر بهبود ایمنی و افزایش سرعت تولید مواد جدید با قیمت کم و کارایی بالا دارد.»