Los nanomateriales han invadido la mayoría de los productos que utilizamos en nuestra vida diaria. Se encuentran en todas partes:desde cosméticos (cremas, pastas de dientes, y champú), componentes alimentarios (azúcar, o sal), ropa, edificios de cemento, pinturas llantas de auto, petróleo, productos electrónicos (teléfonos inteligentes, pantalla), energía, farmacéuticos (medicamentos, imagenes medicas).

La OCDE informó recientemente que las nanopartículas están presentes en más de 1300 productos comerciales donde ignoramos la toxicidad potencial para las personas. animales y medio ambiente. La ausencia de herramientas confiables para monitorear objetos a nanoescala y un gran número de mecanismos de posible toxicidad conduce a regulaciones controvertidas en nanotoxicidad:por ejemplo, las nanopartículas de las cremas no atraviesan la piel humana, pero puede entrar a través de los pulmones o la capa de moco. Es por eso que la forma exacta en que ciertas nanopartículas interactúan con los tejidos y barreras humanos, incluyendo las membranas celulares todavía no se comprende bien. Una de las razones es la enorme dificultad para visualizar nanopartículas individuales. En efecto, Los nanoobjetos están por debajo del límite de difracción y, por lo tanto, por debajo de las capacidades de los microscopios ópticos. Como resultado, Se deben diseñar técnicas especiales y originales para ver los eventos en un mundo submicrónico. Otra dificultad relacionada con las partículas diminutas:se mueven rápido y los procesos asociados con ellas duran fracciones de segundo:la medición también debe ser rápida.

Basado en estas preocupaciones, el equipo de física teórica de la Universitat Rovira i Virgili de Tarragona, dirigido por el Dr. Vladimir Baulin, el coordinador de la Red Europea ITN SNAL, diseñó un proyecto de investigación para investigar la interacción entre nanopartículas y membranas lipídicas. En simulaciones por computadora, los investigadores primero crearon lo que ellos llaman una "bicapa perfecta", en el que todas las colas de lípidos permanecen en su lugar dentro de la membrana. Según sus cálculos, el equipo del Dr. Baulin observó que pequeñas nanopartículas hidrofóbicas pueden insertarse en la bicapa lipídica si su tamaño es similar al grosor de la membrana (alrededor de 5 nanómetros).

Observaron que estas nanopartículas quedan atrapadas en la membrana celular, como es comúnmente aceptado por la comunidad científica. Pero aparece una sorpresa cuando estudiaron el caso de las nanopartículas superhidrofóbicas, ya que estas nanopartículas no solo podrían insertarse en la membrana celular, sino que también podrían escapar de esta membrana de forma espontánea.

"En general, se acepta que cuanto menor sea el tamaño del objeto, más fácil de cruzar las barreras. Aquí vemos el escenario opuesto:NP con tamaño> 5 nm pueden atravesar la bicapa de forma espontánea ", dice el Dr. Baulin.

Aquí es donde el Dr. Baulin se puso en contacto con el Dr. Jean-Baptiste Fleury de la Universidad de Saarland (Alemania) para confirmar este mecanismo y estudiar experimentalmente este fenómeno de translocación único. Dr. Fleury y su equipo, diseñó un experimento de microfluidos para formar sistemas de bicapa de fosfolípidos, que pueden considerarse membranas celulares artificiales. Con esta configuración experimental, exploraron la interacción de nanopartículas individuales con dicha membrana artificial. Las nanopartículas de oro utilizadas tienen una monocapa lipídica adsorbida que garantiza su dispersión estable y evita su agrupamiento. Usando una combinación de microscopía óptica fluorescente y mediciones electrofisiológicas, el equipo del Dr. Fleury podría seguir partículas individuales que cruzan una bicapa y desentrañar su camino a nivel molecular. Y como predijeron las simulaciones, observaron que las nanopartículas se insertan en la bicapa al disolver su recubrimiento lipídico en la membrana artificial. Nanopartículas con un diámetro igual o superior a 6 nm, es decir, la extensión típica de una bicapa, son capaces de escapar de la bicapa nuevamente en muy pocos milisegundos, mientras que las nanopartículas más pequeñas quedan atrapadas en el núcleo de la bicapa.

Este descubrimiento de la rápida translocación de diminutas nanopartículas de oro a través de barreras que protegen las células, es decir, bicapa lipídica, puede plantear preocupaciones sobre la seguridad de los nanomateriales para la salud pública y puede sugerir que se revisen las normas de seguridad a nanoescala para llamar la atención sobre la seguridad de los nanomateriales en general.