پروژه MODERN به هدف درک بهتر تاثیرات نانوذرات بر محیط زیست و سلامت انسان است. این رویکرد جدید که متکی به روش‌های جدید محاسباتی برای توصیف ساختار نانوذرات و در مدل‌های سیلیکونی برای ارزیابی اثرات آنها است، نیاز به تست روی موجودات زنده را کاهش می‌دهد.

با رجوع به گذشته می‌توان دریافت که گاهی فشار بازار منجر شده است که نوآوری‌های علمی قبل از بررسی دقیق معایب و مزایا وارد بازار شوند. همان طور که این اتفاق به هنگام ورود آزبست به بازار تجاری افتاد، اگر مطالعات ارزیابی ایمنی مناسبی انجام نشود ممکن است به هنگام ورود نانومواد به بازار نیز این اتفاق تکرار شود. با توجه به پیش بینی‌های موجود، حجم معاملات در بازار نانوفناوری به ۷۵.۸ (EUR ۶۵.۸) میلیارد دلار در سال ۲۰۲۰ خواهد رسید. در حال حاظر نانوذرات مهندسی شده (ENPS) در در لوازم آرایشی و بهداشتی، رنگ و مواد الکترونیکی به صورت گسترده مصرف می‌شوند اما هنوز هم در مورد اثرات احتمالی بلند مدت آنها را بر روی سیستم‌های بیولوژیکی اطلاع دقیقی نداریم.
به رغم تلاش‌های فعالان حمایت از حیوانات، دانشمندان همچنان بر روش‌های آزمایش بر روی حیوانات اتکا می‌کنند اما اخیرا دانشمندان و سیاست گذاران روی روش‌های جایگزین نیز تمرکز کرده‌اند. در راستای همکاری با اتحادیه اروپا برای اجرای استراتژی ‌های تست مناسب و برای غلبه بر موانع به هنگام استفاده از روش‌های تست با ابزار سیلیکونی، پروفسور Rallo، پروژه MODERN را در ژانویه ۲۰۱۳ آغاز کرده است.
چند ماه قبل از پایان این پروژه، پروفسور Rallo در مورد دستاوردهای آن و تاثیراتش بر روش‌های ارزیابی سمیت ENP اینگونه توضیح می‌دهد:
به نظر شما در اروپا اقدامات لازم برای اندازه گیری سمیت ENPSپیش از ورود به بازار، انجام می‌شود؟
در سال های اخیر اتحادیه اروپا تلاش قابل توجهی با هدف تعریف اصول علمی برای تست نانومواد آغاز کرده است. اگرچه هنوز در زمینه‌ی قوانین مربوط به استفاده از محصولات نانومواد، کمبودهایی وجود دارد، اتحادیه اروپا در حال ایجاد استراتژی‌های مناسب جهت تست‌هایی است که به ارائه مبنایی برای ارزیابی ریسک و تصویب قوانین نظارتی کمک می‌کند.
تنوع نانومواد (به عنوان مثال، ترکیب شیمیایی، ساختار هسته-پوسته، شکل و کارایی) باعث می شود تست جامع از نانومواد، مشکل شود. در این شرایط، توسعه روش‌های غربالگری موثر همراه با اجرای روش‌های تست با ابزار سیلیکونی (مانند آنچه در MODERN و در سایر پروژه های مدل سازی FP۷ NMP موجود است) به ارائه‌ی شیوه ای کارآمد و مقرون به صرفه به عنوان جایگزین مناسبی برای ارزیابی انواع مختلفی از نانومواد منجر خواهد شد.
چرا روش‌های ارزیابی سمیت ENP اتکای زیادی به آزمایش روی حیوانات دارد؟
دلیل اصلی این است که سنجش‌های کنونی در شرایط آزمایشگاهی و روش‌های تست با ابزار سیلیکونی هنوز به عنوان یک مدل قابل اعتماد برای سمیت نانومواد، پذیرفته نیست. برخورد با "Biological noise" (تنوع دادهها) در در ارزیابیهای آزمایشگاهی یکی از چالشهای اصلی است. علاوه بر این، به توسعه‌ی پایگاه‌های بزرگ داده‌های تجربی برای توسعه و اعتبار سنجی روش‌های تست با ابزار سیلیکونی، نیاز فوری وجود دارد.
چگونه قصد دارید این مشکل را برطرف کنید؟
در MODERN ما در حال توسعه روش‌های تست با ابزار سیلیکونی با استفاده از اطلاعات نانوذرات هستیم. این پروژه یک رویکرد یکپارچه است که انواع مختلف اطلاعات را ترکیب می‌کند. ما به طور اختصاصی روی سمیتی که در اثر اکسیداسیون نانومواد ایجاد می‌شود، تمرکز داریم. ما در حال توسعه‌ی روش‌های جدیدی هستیم که وابسته به سایز نانوذرات هستند و از شیمی کوانتومی و روش‌های مدل سازی مولکولی و (Q)nano- SAR که برای گونه‌های مختلف تک یاخته ها، جلبک ها و باکتر‌ی‌ها توسعه داده شده‌اند، استفاده می‌کنیم.
موفقیت دیگر این گروه، دست‌یابی به روش جدید نرمال‌سازی داده‌هایomics است که برای پرده برداشتن از اسرار ژن‌ها و یافتن مسیر فعالیتشان در غلظت‌های کم(در شرایط زیست محیطی واقعی) می‌باشد. همچنین مدل‌های پیش بینی فعل و انفعالات نانوذرات نیز توسعه یافته و تایید شده است. در نهایت، در حال حاظر، ما در حال تلاش برای افزایش دقت و صحت مدل‌های فعلی با شناسایی گروه‌های نانوذرات و تعیین مدل خاص هر گروه هستیم.
آیا نتایج حاصل از این مدل‌ها در حد توقعات و انتظارات اولیه شما بوده است؟
ما نشان داده‌ایم که ادغام انواع مختلف اطلاعات (به عنوان مثال، خواص فیزیکی و شیمیایی، ویژگی های ساختاری و پروفیل زیستی در سطوح مختلف بیولوژیکی) برای انواع نانوذرات اساسی و مهم است و برای توسعه‌ی روش‌های تست با ابزار سیلیکونی و ارزیابی ریسک نانومواد و اتخاذ تصمیم‌های نظارتی اهمیت دارد. روش‌های فعلی تست فقط می‌توانند برای تشخیص اولیه و ابتدایی سمیت نانومواد مورد استفاده قرار گیرند. با سایر روش‌های آزمایشگاهی و تست روی حیوانات می‌توان صحت این نتایج اولیه را بررسی کرد.
آیا شما با این ایده‌ی دانشمندان که ادعا می‌کنند در صورت استفاده از روش‌های ارزیابی ENP ها، می توان به طور کلی آزمایش روی حیوانات را متوقف کرد، موافقید؟
در حال حاضر جواب مثبت است. روش‌های تست روی حیوانات برای اطمینان از ایمنی محصولات نانو لازم است، به خصوص برای مواردی که نانوذرات در پزشکی استفاده می‌شوند. روش‌های تست با ابزار سیلیکونی در ترکیب با روش‌های قوی‌تر آزمایشگاهی می‌توانند تعداد تست‌هایی که روی حیوانات انجام می‌شوند را کاهش دهند. با توجه به افزایش قدرت برنامه‌های محاسباتی کامپیوتری و با بالا رفتن درک ما از تعاملات نانومواد و مواد زیستی در آینده‌ی نزدیک، این اطمینان خاطر وجود دارد که این روش‌ها می‌توانند جایگزین روش‌های تست روی حیوانات شوند.
شما چه چیزی را مهم ترین دستاورد تحقیقات خود می‌دانید؟
اولین و مهم‌ترین نکته این است که درک و توانایی مدل سازی ما در زمینه‌ی سمیت نانومواد با آنچه درباره‌ی مواد شیمیایی وجود دارد، فاصله‌ی زیادی دارد. هنوز هم در زمینه‌ی شناخت ریسک و سمیت نانومواد کمبودهای قابل توجهی وجود دارد. همچنین، داده‌های موجود برای توسعه مدل و مهم تر از آن، برای اعتبار سنجی مدل نانومواد در مقایسه با داده‌های موجود برای مواد شیمیایی بسیار محدود است.
هنوز هم چالش های بسیاری وجود دارد که مانع از توسعه روش‌های تست با ابزار سیلیکونی می‌شود. از جمله‌ی این چالش ها کمبود اطلاعات موجود است. از دیگر چالش های موجود عبارت اند از: کمبود لیست علائم و اصطلاحات استاندارد در زمینه‌ی نانومواد، کمبود پروتکل‌های استاندارد در زمینه‌ی تست نانومواد، کمبود داده برای توسعه‌ی روش‌های تست نانومواد، کمبود روش‌های تشخیص و ارزیابی خطر جهت اتخاذ تصمیم‌های نظارتی.
چه اهداف دیگری دارید که قبل از اتمام پروژه در دسامبر باید به آنها دست یابید؟
ما در حال بررسی ظرفیت پیش بینی شیمی کوانتومی و مدلسازی مولکولی برای توصیف نانوذرات اکسید فلزی هستیم. همچنین با استفاده از اطلاعات به دست آمده از طبقه بندی نانو ذرات، برای توسعه‌ی روش‌های سمیت شناسی نانومواد بر اساس مجموعه‌ای از nano-QSAR هستیم. اطلاعات ارائه شده توسط این مدل‌ها برای رتبه بندی و ارزیابی ریسک نانومواد استفاده می‌شود.