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UMass Lowell migliora la conoscenza della tossicologia dei nanomateriali, Produzione di Biofilm Batterici alla GMU
Due significativi esempi, supportati da pubblicazioni, di come lo strumento qNano della Izon Science, sia oramai affermato nella comunità scientifica internazionale. Il qNano è uno strumento affidabile e resistente che applica il principio di Coulter alle nanoparticelle, permettendone lo studio delle dimensioni, della concentrazione, della carica di potenziale zeta e della proprietà dinamiche.
L'accurata caratterizzazione di nanomateriali ingegnerizzati (ENM) è importante per capire il loro grado di tossicità. Errori sperimentali risultanti da caratterizzazione inadeguata delle dispersioni e il loro impatto sulla dose rilasciata alle cellule sono poco documentate e possono portare a risultati irriproducibili o conflittuali.
Il Prof. Dhimiter Bello's group delle UMass Lowell ha esplorato per la prima volta l'utilità della tecnologia Tunable Resistive Pulse Sensing (TRPS) basata su nanopori e ne ha ottimizzato l'utilizzo per la dispersione di nanomateriali ingegnerizzati in colture cellulari contenenti siero, condizione applicabile a studi di nanotossicologia in vitro.
In stretta collaborazione con il Prof. Philip Demokritou of the Harvard School of Public Health (Direttore del Center for Nanotechnology and Nanotoxicology), il gruppo sta applicando modelli avanzati di dosimetria in vitro, sviluppati ad Harvard, per stimare l'impatto del cambiamento della distribuzione delle dimensioni delle nanoparticelle in colture cellulari sulla dose rilasciata nelle cellule, e i conseguenti cambiamenti nelle relazioni dose in vitro-risposta e nella classificazione di livello di pericolosità dei nanomateriali.
Le misurazioni accurate della distribuzione delle dimensioni sono di primaria importanza per capire l'impatto delle relazioni dose ENM-risposta. "TRPS offers competitive instrumental costs, portability, better accuracy, and the potential for extracting additional information on aggregate morphology, dynamic particle-particle and particle-biomolecule interactions."
Ricercatori al National Center for Biodefense and Infectious Diseases, George Mason University, hanno recentemente ricevuto il qNano, utilizzato per una nuova pubblicazione, Chung et al. 2014 "Chitinases Are Negative Regulators of Francisella novicida Biofilms" (Open Access).
La Dr. Monique Van Hoek e i colleghi hanno determinato la carica relativa di superfici e l'analisi della distribuzione dimensionale del batterio wild-type Francisella novicida, e di due chitinase mutants chiA e chiB. Il qNano utilizza la tecnologia Tunable Resistive Pulse Sensing per permettere una analisi di moltissimi campioni in tempi ristretti, sulla singola particella, in merito alla dimensione, carica superficiale e movimento elettroforetico.
Gli esperimenti con il qNano sono stati sviluppati per determinare se si verificano cambiamenti sostanziali nelle dimensioni del batterio Francisella novicida con o senza rilascio di chitinasi. Si pensa che la chitinasi regoli la produzione di biofilm, che può rivestire il batterio con una sostanza polimerica extracellulare (EPS) in assenza di chitinasi, e perciò alterarne la dimensione.
La distribuzione dimensionale e l'analisi della carica di superficie sono stati misurati usando il software Izon Control Suite (vedi le immagini qui sopra). Gli autori hanno scoperto una dimensione del batterio aumentata e tempi più lunghi di passaggio attraverso i pori nei chi mutanti, segno del fatto che le chitinasi sono coinvolte nel cambio di dimensioni e di carica superficiale delle cellule. Negli studi futuri il qNano verrà utilizzato per osservare i cambiamenti di dimensione e di potenziale zeta nei batteri sottoposti a trattamento con peptidi antimicrobici.
Referenza: Chung M-C, Dean S, Marakasova ES, Nwabueze AO, van Hoek ML (2014) Chitinases Are Negative Regulators of Francisella novicida Biofilms. (Open Access) PLoS ONE 9(3): e93119
TED talk: Healed by a Crocodile: the Search for New Antibiotics: Monique L. van Hoek.
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