Investigación colaborativa en ANSTO dirigida por el Sr. Shinji Kihara y A / Prof. Duncan McGillivray del Instituto MacDiarmid, Nueva Zelanda con el Dr. Jitendra Mata de ANSTO, científicos de la Universidad de Auckland y A / Prof Ingo Köper de la Universidad de Flinders, SA, está contribuyendo a una mejor comprensión de cómo los nanoplásticos interactúan con las proteínas del plasma sanguíneo y otras moléculas biológicas dentro del cuerpo.

La motivación de este estudio, que fue publicado recientemente en Química del bioconjugado , surgió de la preocupación por las crecientes cantidades de desechos plásticos en el medio ambiente.

En naturaleza, estos plásticos se someten a procesos de degradación física y química para formar partículas diminutas a escala micro y nanométrica.

Los estudios sobre la toxicología de las nanopartículas diseñadas han sugerido que estas partículas obtienen fácil acceso y movilidad dentro del cuerpo. a menudo esquivando importantes barreras biológicas y mecanismos de defensa contra cuerpos extraños. A diferencia de las nanopartículas diseñadas que se utilizan en aplicaciones biomédicas, sin embargo, Los efectos e interacciones potenciales de estos nanoplásticos no se comprenden bien.

La toxicidad de las nanopartículas está directamente relacionada con sus propiedades físicas y químicas. Cuando las nanopartículas ingresan al cuerpo, están rodeados de capas de proteínas, que se conoce como "corona". Las proteínas unidas libremente forman una "corona suave, "mientras que las proteínas fuertemente unidas forman una" corona dura ".

Con un sistema modelo de nanopartículas de poliestireno y proteína de albúmina de suero humano (HSA), los investigadores utilizaron una variedad de técnicas para determinar el tamaño, composición y geometría del complejo corona de nanopartículas de poliestireno-proteína.

HSA fue seleccionada debido a su abundancia natural, mientras que las nanopartículas cargadas positiva y negativamente, de dos tamaños diferentes, se utilizaron para evaluar cómo influyó el tamaño de partícula en la formación de la corona en solución en diferentes condiciones de pH. Los investigadores utilizaron dispersión de neutrones de ángulo pequeño (SANS) con coincidencia de contraste en el instrumento Bilby (con el Dr. Andrew Whitten) para determinar el diámetro de la nanopartícula y caracterizar sus características estructurales distintivas.

"Nuestras instalaciones son bastante únicas en el sentido de que podemos explorar la interacción entre proteínas y nanopartículas en escalas de longitud de un nanómetro a 10 micrones, que es muy difícil de hacer con otras técnicas, "dijo el Dr. Jitendra Mata, científico del instrumento y coautor del artículo.

"La coincidencia de contraste le permite ver dos componentes juntos, como nanopartículas y corona de proteínas, o podemos enmascarar uno de los componentes de interés. Pudimos determinar si hubo una interacción fuerte o débil con la proteína o si hubo algún cambio de forma en la proteína. "añadió.

El estudio encontró que tanto el tamaño de las partículas como el pH jugaron un papel en la determinación de la naturaleza de la corona. Las partículas más grandes favorecieron la formación de una corona suave, con la corona dura completamente ausente en algunos casos. HSA participó activamente en la formación de estos complejos, salpicando la superficie de nanopartículas cargadas negativamente.

Adicionalmente, descubrieron que la interacción entre la corona suave y la superficie de las nanopartículas estaba gobernada por un sutil equilibrio de fuerzas electrostáticas.

La investigación en curso busca el uso de otros instrumentos de neutrones, incluidos Kookaburra USANS y la reflectometría de neutrones Platypus, para comprender cómo estos complejos corona / nanoplástico interactuarían con otras entidades biológicas, como las membranas celulares.

Los investigadores anticipan que estos hallazgos tendrán implicaciones en futuras investigaciones sobre la toxicidad de las nanopartículas, al proporcionar una imagen más clara de las interacciones de las nanopartículas con las biomoléculas.