德国亥姆霍兹研究中心协会 用于预测呼吸纳米粒子毒性的粒子-细胞相互作用的计算机模拟(图形显示)
荣誉:亥姆霍兹·曾特鲁姆·慕尼黑 我们的肺部每天都暴露在大量有害的空气粒子中
纳米颗粒由于其尺寸小，可能到达人肺的敏感肺泡区域，甚至在单次吸入后引发炎症，导致严重疾病，如心脏病、脑损伤和肺癌，持续暴露
在制造过程中，有毒纳米粒子可能会在材料的生产、加工、降解或燃烧过程中释放到环境中
尽管纳米毒理学模型取得了进展，但目前无论是体外还是电子测试工具都不能可靠地预测不良结果或替代体内测试
为了便于将更安全的材料引入我们的生活，需要新的测试策略来预测工业纳米粒子在制造过程之前和期间的潜在毒性
解锁细胞机制 在亥姆霍兹·曾特鲁姆·慕尼黑
托比亚斯·斯特格正致力于提高对纳米粒子和肺细胞之间相互作用的机械理解，尤其是考虑到由此产生的炎症
在与欧盟智能纳米毒理学项目的合作伙伴的合作中，研究小组发现，对于某些材料来说，单次暴露于纳米颗粒会引起持久的炎症反应，这可能源于两个至今未知的细胞关键事件:第一，隔离过程，即由生物分子包裹的纳米颗粒分泌的固定复合物在细胞表面的沉积
第二，所谓的纳米材料循环，即纳米颗粒在不同肺泡细胞类型之间的运动
“有了这些新的见解，我们开发了一种更深入全面的方法，研究肺部炎症反应是如何由颗粒-细胞相互作用引起的
能够精确定位这两个关键事件的起源并定量描述它们是一个突破，因为它帮助我们建立了我们的预测方法。”
向按设计安全的材料开发更进了一步 研究人员仅使用少量体外测量数据，并将其与计算机建模相结合，收集了关于纳米粒子毒性的见解，并成功预测了与15种选定材料相关的肺部炎症谱(从急性到慢性)
斯特格补充道:“能够做出这样的预测意味着我们可以向安全设计材料的发展更进一步
这将对新材料的安全性、速度和成本效益产生深远的影响
" 额外的好处:无动物试验 目前，安全性测试严重依赖于动物研究
虽然动物实验对于机械和慢性毒物学研究仍然是不可或缺的，但它们不太适合在新材料的安全设计生产中进行预测性试验
这项研究介绍了一种替代的无动物测试策略，能够进行高通量测试，并可与计算机模拟连接
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