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UFZ研究人员分析生物学作用机制并鉴定生物标志物

从染料到建筑材料,从化妆品到电子产品和医学,纳米材料在许多不同的应用中被发现。但是这些材料是什么?UFZ分子系统生物学系的Kristin Schubert博士解释说:“纳米材料纯粹是由它们的大小定义的。”“尺寸在1到100纳米之间的材料被称为纳米材料。”

为了帮助设想其较小的尺寸:1纳米仅是毫米的百万分之一。由于纳米材料非常小,因此它们很容易进入人体,例如通过肺,皮肤或胃肠道进入人体,从而引起不良影响。就像常规化学药品一样,因此纳米材料必须经过测试才能潜在地危害健康,然后才能进行工业制造,使用和销售。目前,对每种纳米材料分别进行测试。而且,由于即使是最小的变化(例如尺寸或表面特性)也会影响毒性,因此对于纳米材料的每个变体,也都需要进行单独的测试。

BfR的Andrea Haase博士说:“纳米材料的风险评估有时是困难且非常耗时的。”“而且,要测试的物质清单每天都在增加,因为纳米技术正在发展成为具有广泛应用的关键技术。因此,我们迫切需要寻找解决方案以进行更有效的风险评估。”BfR的Andrea Haase博士说,纳米材料的风险评估有时是困难且非常耗时的。而且,被测试物质的清单每天都在增加,因为纳米技术正逐渐成为具有广泛应用的关键技术。因此,我们迫切需要找到解决方案,以进行更有效的风险评估。”BfR的Andrea Haase博士说,纳米材料的风险评估有时是困难且非常耗时的。而且,被测试物质的清单每天都在增加,因为纳米技术正逐渐成为具有广泛应用的关键技术。因此,我们迫切需要找到解决方案,以进行更有效的风险评估。”

如何将纳米材料适当地分为几类?它们的效果是否相似?哪些材料特性与这些效应有关?在最近的研究中,UFZ和BfR的研究人员与行业代表一起着手回答这些问题。舒伯特说:“我们专注于生物学效应,并研究了细胞中哪些分子和信号传导途径受哪种类型的纳米材料影响。”在体外实验中,研究人员将大鼠肺部的上皮细胞暴露于不同的纳米材料中,并寻找细胞内的变化。为此,他们使用了所谓的多组学方法:他们鉴定了数千种细胞蛋白,各种脂质和氨基酸,并研究了细胞内重要的信号通路。

舒伯特解释说:“我们能够证明具有毒性作用的纳米材料最初会触发氧化应激,并且在此过程中某些蛋白质在细胞中会上调或下调。”“将来,这些关键分子可以用作生物标记,以快速有效地检测并提供纳米材料潜在毒性作用的证据。”如果纳米材料的毒性很高,则氧化应激会增加,发炎过程会发展,并且在一定点后细胞会死亡。Haase说:“我们现在对纳米材料如何影响细胞有了更好的了解。”“借助生物标记,我们现在还可以检测到比以前更低的毒性作用。”研究人员还确定了纳米材料某些特性与细胞代谢变化之间的明确联系。舒伯特说:“例如,我们能够证明具有大表面积的纳米材料对细胞的影响与具有小表面积的纳米材料完全不同。”知道哪些参数在毒性作用中起关键作用非常有用。这意味着纳米材料可以在制造过程中进行优化,例如通过小的修改,从而降低了毒性作用。

舒伯特说:“我们的研究使我们向前迈出了一大步。”“这是我们首次广泛分析了毒性作用的生物学机制,根据纳米材料的生物学作用将其分为几类,并确定了用于新型测试方法的关键生物标志物。”BfR的Andrea Haase非常满意:“结果对于未来的工作非常重要。它们将为有效,可靠地评估纳米材料的新概念做出贡献,并确定我们需要前进的方向。”

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