Spoľahlivé dáta na charakterizáciu nanomateriálov

Nanomateriály: Pomáhajú aj vyvolávajú otázky

Nanomateriály sa dnes čoraz viac stávajú súčasťou našich životov a menia mnohé priemyselné odvetvia. V kozmetike napríklad minerálne nanočastice pomáhajú vyrábať opaľovacie krémy s lepšou ochranou proti slnečnému žiareniu.

V športe zasa uhlíkové nanorúrky prispievajú k výrobe ľahších a kvalitnejších bejzbalových pálok. V zdravotníctve nanotechnológia umožňuje presnejšie dodávať lieky priamo do postihnutých oblastí tela, čím sa zvyšuje účinnosť liečby. A to je len malý výber. Nanomateriály sa dnes používajú aj v elektronike, energetike, stavebníctve, automobilovom aj obrannom priemysle.

Výhody áno, ale čo možné riziká?

Napriek týmto výhodám sa čoraz viac odborníkov zamýšľa nad možnými rizikami. Zatiaľ máme málo informácií o tom, ako pôsobí dlhodobá expozícia nanomateriálom na zdravie a životné prostredie. Odpoveď na tieto otázky hľadá európsky projekt NanoSolveIT, ktorý predstavuje nový integrovaný prístup k testovaniu a hodnoteniu nanomateriálov, známy ako IATA.

Cieľom je identifikovať vlastnosti nanomateriálov, ktoré môžu spôsobovať nežiadúce účinky, ale aj tie, ktoré sú dôležité pre ich funkciu v technológiách. Výsledky budú zapracované do softvérového nástroja s otvoreným prístupom, ktorý bude dostupný v cloudovej platforme. Tento systém má slúžiť ako pomocný nástroj pri rozhodovaní, napríklad v regulácii alebo vývoji nových materiálov.

Doterajšie výsledky projektu

Koordinátor projektu, Dr. Antreas Afantitis z cyperskej spoločnosti NovaMechanics Ltd., ktorá sa špecializuje na dizajn liečiv pomocou výpočtových modelov, opisuje pokrok projektu: „Za posledné dva roky sme zaznamenali výrazné úspechy – projekt vygeneroval vyše 30 odborných publikácií, čím sa stal jedným z najaktívnejších v oblasti nanomateriálov.“

Medzi výstupy patrí aj voľne dostupná online knižnica, ktorá obsahuje fyzikálne a chemické vlastnosti 69 nanomateriálov, ako aj vypočítané molekulárne deskriptory, ktoré pomáhajú rozšíriť vedomosti o týchto materiáloch.

Ako online knižnica pomáha vývoju

Táto knižnica podporuje vývoj tzv. pracovných tokov, ktoré dokážu predpovedať vlastnosti, ako je povrchový náboj nanomateriálov – ten je kľúčový pri posudzovaní ich bezpečnosti a interakcií v prostredí. Výpočty využívajú viac ako 70 deskriptorov na materiál a sú súčasťou filozofie „bezpečný od návrhu“, teda takého vývoja, ktorý od začiatku berie do úvahy ochranu zdravia aj životného prostredia.

Výzvy v oblasti údajov

Ako upozorňuje prof. Iseult Lynch z University of Birmingham, ktorá je partnerom projektu, rozšírené využívanie týchto modelov zatiaľ brzdí nedostatok kvalitných a štandardizovaných dát, vrátane tzv. metadát, ktoré by zabezpečili interoperabilitu dátových súborov.

Projekt NanoSolveIT preto zverejnil nielen samotné výpočty, ale aj informácie o tom, ako boli deskriptory vypočítané. Všetko je dostupné vo formáte MODA, ktorý umožňuje vedcom aj vývojárom jednoducho integrovať tieto údaje do svojich vlastných systémov.

Modely dostupné ako webová služba

Jedným z praktických výsledkov je webová služba pre prediktívne modelovanie, ktorá je súčasťou cloudovej platformy NanoSolveIT a zároveň aj širšieho projektu NanoCommons, taktiež podporovaného EÚ.

Tento prístup má za cieľ odstrániť bariéry pri hodnotení rizík nanomateriálov a podporiť vytváranie praktických, spoľahlivých a ľahko použiteľných nástrojov pre výskum aj priemysel. Projekt tak výrazne prispieva k bezpečnejšiemu a efektívnejšiemu využívaniu nanotechnológií v rôznych oblastiach nášho života.