我们的肺每天都暴露于大量有害的空气传播颗粒中。纳米颗粒由于尺寸较小，即使一次吸入也可能导致人肺的敏感肺泡区域并引发炎症，甚至导致严重的疾病，例如心脏病，脑损伤和长期暴露的肺癌。在制造过程中，有毒的纳米颗粒可能在材料的生产，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步，但目前体外和计算机测试工具都无法可靠地预测不良结果或替代体内测试。为了促进将更安全的材料引入我们的生活，

释放细胞机制

在Helmholtz ZentrumMünchen，TobiasStöger博士的研究小组致力于改善对纳米颗粒与肺细胞之间相互作用的机械理解，特别是考虑到由此引起的炎症。在与SmartNanoTox EU项目的合作伙伴合作下，研究小组发现，对于某些材料而言，长期的炎症反应一次暴露于纳米粒子可能源于两个迄今未知的细胞关键事件：首先，隔离过程是将排泄的固定有生物分子的纳米颗粒的固定复合物沉积在细胞表面。其次，所谓的纳米材料循环需要纳米粒子在不同的肺泡肺细胞类型之间运动。

“有了这些新见解，我们就颗粒细胞之间的相互作用如何引发了肺部炎症反应，开发出了一种更深入的综合方法。能够将起源确定为这两个关键事件并定量描述它们是一项突破，因为它帮助我们建立了我们的预测方法”，斯托格说。

向设计安全的材料开发迈进了一步

研究人员仅使用了少量的体外测量数据，并将其与计算机模拟相结合，就纳米颗粒的毒性收集了见识，并设法预测了与15种范围相关的肺部炎症(从急性到慢性)的频谱。选定的材料。斯托格补充说：“能够做出这样的预测意味着我们可以朝着设计安全的材料发展迈进一步。这将对新材料的安全性，速度和成本效益产生深远的影响。”

额外好处：无动物测试

当前，安全性测试严重依赖动物研究。尽管对于机械和慢性毒理学研究来说，动物实验仍然是必不可少的，但它们不适合在安全设计生产新材料的情况下用于预测性测试。这项研究介绍了一种替代的无动物测试策略，该策略可以进行高通量测试，并且可以与计算机模拟连接。