Examen del Santo Grial de Nanotecnología: Caja Fuerte Por Diseño

Tintineo del Dr. Sally, Consejero Mayor de la Ciencia, Instituto Nacional de la Ciencia de las Higienes Ambientales, Institutos de la Salud Nacionales
Autor Correspondiente: stinkle@niehs.nih.gov

Los nanomaterials Dirigidos (ENM) representan un descubrimiento importante en diseño y el revelado materiales. Las propiedades del quantum que emergen de su escala, la configuración exacta, y los atributos de la ingeniería proporcionan a considerable oportunidad de resolver problemas en las áreas diversas tales como remedio, electrónica, energía, la exploración espacial, la purificación del agua, y el almacenamiento de la comida. Los artículos Numerosos de la investigación han examinado la sensibilidad del lazo de la escala, de la estructura, de la composición, y de las propiedades emeregentes de nanomaterials a su comportamiento en los sistemas biológicos y el ambiente.

Este lazo entre el diseño y el comportamiento exactos ha llevado a la oferta que los nanomaterials se pueden dirigir para ser Seguros Por el Diseño (SxD), es decir, diseñado para maximizar su ventaja en la solución y el desarrollo de productos de problemas mientras que plantean riesgo mínimo a la salud humana y al ambiente. Mientras Que SxD es un concepto extremadamente atractivo, puede ser útil examinar las suposiciones que son la base de él, así como las consecuencias que se pudieron engendrar por él. El examen de procedimiento es necesariamente selectivo y prepuesto ser causa pensada, no completa.

En Primer Lugar, SxD presupone la existencia de los principios de diseño crosscutting para ENM en sistemas biológicos. Sugiere que, en contraste con el concepto de un lazo sensible del diseño-comportamiento, ésa allí sea propiedades físicas y químicas de ENM, o un subconjunto de tales propiedades, que utilizan un comportamiento biológico dado en microambientes múltiples. Dado el número exponencial de combinaciones de las propiedades físicas y químicas posibles para un ENM, esta suposición parece plausible, no obstante desafiando para probar en una escala que sería definitiva.

SxD también sugiere que los investigadores puedan determinar las propiedades físicas y químicas, o el subconjunto de las propiedades, que producen los conjuntos distintos de efectos beneficiosos o nocivos. Biológico, uno pudo anticipar que las propiedades de ENM señalaron beneficioso o adverso represente dos finales de una serie continua, con la mayor parte del comportamiento biológico ocurriendo entre los dos polos. (Por ejemplo, considere una serie continua de positivo a la carga superficial negativa o del hydrophillicity al hydrophobicity.)

Además, SxD asume que el efecto nocivo se puede dirigir fuera con la manipulación de propiedades físicas y químicas mientras que se mantienen las propiedades beneficiosas. Esta línea del pensamiento sugiere que las modificaciones a un ENM que “pellizque” un producto para disminuir riesgo de un efecto nocivo puedan ser hechas sin importante el cambio de la ventaja que el ENM consulta a un producto.

Si esto prueba verdad, parecería implicar que hay soluciones únicas limitadas del diseño pero combinaciones múltiples de las propiedades físicas y químicas que producen el mismo efecto. El reto de SxD entonces sería determinar los conjuntos de las propiedades físicas y químicas que producen el mismo resultado en microambientes múltiples, así como la combinación de propiedades físicas y químicas que produce resultados múltiples, microambiente-relacionados.

Como consideración final, atención cada vez mayor se está prestando al análisis de ciclo vital de un ENM, o a los cambios potenciales en propiedades físicas y químicas como movimiento de ENM a través del ambiente o del cuerpo humano. La investigación Reciente sugiere eso cuando un ENM se expone a un microambiente, una corona de substancias ambientales inorgánicas o las moléculas biológicas forman alrededor del ENM; que la composición de esta corona es una función de las propiedades de la superficie de ENM y del microambiente; y que la reacción biológica al ENM es una función de las moléculas que comprenden la corona. Esta hipótesis proporciona el soporte para SxD en eso el número de moléculas que podrían formar la corona sean más limitadas que las combinaciones posibles de propiedades físicas y químicas, así como las modificaciones y los derivados de ENM que podría ser construido.

SxD es un concepto intrigante con el potencial de conducir diseño y el revelado de producto de ENM para maximizar la ventaja y para disminuir riesgo a los seres humanos y a su ambiente. Principios Amplios que relacionan físico y las propiedades químicas al comportamiento podrían ser resueltas de la selección cuidadosa y de la prueba de ENM y de microambientes, no obstante uno debe considerar la relación de transformación de costes y beneficios que sería la base de esta investigación extensa de los principios de diseño en contraste con quizás el menos análisis producto-específico costoso del riesgo y de la ventaja.

Derechos De Autor AZoNano.com, el Dr. Sally Tinkle (Instituto Nacional de la Ciencia de las Higienes Ambientales, Institutos de la Salud Nacionales)

Date Added: Feb 14, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:42

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